基于光强调制和数字拟合的PSD位置检测方法的研究

为了实现对微小位置信号的精密测量,建立了PSD位置检测系统。对该系统的光强调制方法、测量原理、位置测量算法及误差评估进行了研究。实验发现当信号光强微弱时,位置敏感器件(PSD)受背景光强影响很大。采用正弦调制光强,通过带通放大的方式,克服背景光强的影响,极大地提高了测量系统的信噪比。针对所提取的PSD光强差与和信号均为调制频率信号,且幅值与相差由光斑位置决定的特点,提出应用同步A/D与椭圆拟合法计算光斑位置的方法,并对相关计算公式进行了理论推导。实验结果表明:在测量范围达到9 mm的条件下,测量精度可达到0.01 mm.基本满足PSD位置检测方法的稳定可靠、测量精度高、抗干扰能力强等要求。     

基于Duolateral PSD的高精度光位置检测系统

精密机械加工业的发展对位置检测提出了更高的要求.Duolateral PSD(Position Sensitive Detector)克服了lateral PSD的测量错误率高、非线性严重等不足.系统实验的测量不确定度评定结果表明:基于Duolateral PSD的光位置测量系统具有位置分辨率高、测量精度高、性能稳定等特点,有广泛的应用前景.     

基于位置敏感探测器的六自由度精密位姿测量系统

位置敏感探测器(Position Sensitive Detector,PSD)是一种高精度的二维位移测量传感器,利用三片二维PSD的组合实现空间六自由度相对运动的位移和角度测量。测量系统主要包括三片PSD传感器(包括PSD光敏面和发光管)、低噪声的信号调理和AD采集电路,采用三片PSD正交布局方案,通过PSD光敏面的光点位置计算相对运动的位移和角度。设计了六自由度的PSD标定测试系统,用于PSD测量系统中心偏移和发光管安装误差的标定测试。测试结果表明,PSD测量系统的测量范围优于位移±10mm、角度±2.5°,标定后PSD测量系统的噪声误差为位移0.1mm、角度0.02°,测量系统的绝对位移误差小于0.5mm、角度误差小于0.14°,满足系统0.5mm和0.5°的指标要求。此外,对PSD传感器的环境适应性进行了评估。PSD测量系统具有量程宽、精度高、线性度好的优点,成功应用于天舟1号货运飞船微重力主动隔振装置的相对运动测量中。     

一种基于PSD的非接触二维位置测量系统

文中提出了一种非接触二维位置测量系统，该系统采用PSD作为传感元件，以MCS51单片机为核心，对成像于PSD感光面的光斑位置进行测量。介绍了测量原理，推导出二维坐标计算公式，并对系统进行精度分析。该系统具有简单、通用性较好、准确度高且能实现非接触测量的特点。     

一种测量双导轨位置度误差的新方法

介绍了一种新的位置度误差测量方法,该方法利用激光器、PSD、LVDT、倾角传感器、数据采集卡以及计算机组成的测量系统,能够对平行双导轨的位置度进行有效的测量。     

二维位置敏感探测器(PSD)自动测试系统

为了实现对大尺寸二维位置敏感探测器(PSD)的性能标定,设计了基于LabVIEW的PSD自动测试系统.驱动步进电机以1mm步长对PSD光敏面进行扫描,并采集电压值计算激光光斑的位置.应用二元二次多项式法建立光斑位置测量值和实际值的计算模型,由此得出二维PSD非线性校正函数,使测量误差显著减小,较大地扩展了二维PSD的测量范围.     

新型光电位置检测技术

光电位置传感器(PSD)具有响应时间短、位置分辨率高、光谱响应范围大的优点。本文介绍了 PSD 的标定方法及在光扫描测试技术上的应用,其电路信号处理简单、精度高、对测量光强不敏感。若将 PSD 动态扫描角测试系统的性能更加完善,可形成一种具有实用价值的非接触光学动态测试技术。     

深孔直线度检测系统

针对深孔直线度测量的实际问题,提出了基于PSD的位置检测技术,建立了以激光二极管、PSD和自动定心装置组成的检测系统。设计了系统的自动调节检测装置结构和光学部分,并对检测系统进行了分析。从而为深孔测量提供了一种检测技术,该系统能满足测量要求,对深孔直线度检测具有一定的前景。     

长跨度孔系直径与同轴度误差测量系统

针对飞机铰链件长跨度、小直径孔系的直径和同轴度误差高精度测量问题,研制了基于光电传感器的综合测量系统。多功能测头中的直流电机驱动自定心机构确定孔截面测量位置,光电编码器记录电机有效转动量,通过与标准环规进行比较间接测量各孔直径。以激光作为准直基准,安装在多功能测头前端的PSD检测激光光斑位置以确定各孔截面中心坐标,并进而评定出孔系的同轴度误差。使用该测量系统完成了孔系直径测量试验和PSD光斑检测线性及重复性试验。试验结果表明,与三坐标测量机测量结果相比,孔径测量相对误差小于10μm,PSD光斑位置检测重复性误差小于13μm,具备了较高的检测精度。     

PSD在弦振动测量中的应用

振动的测量在工业生产过程中有着重要的意义,如设备的监测、故障的诊断、噪声的分析与消除等都离不开振动的测量．介绍了PSD位置敏感器的组成结构、工作原理、性能指标及信号处理电路。PSD是一种光学半导体传感器,能够根据光点在其表面位置的不同而输出不同大小的电流,对光点的位置进行快速、精确定位。用激光—琴弦—PSD传感器及相应的信号处理电路组成一个振动测试系统。通过对振动曲线进行分析处理总结出PSD传感器在振动测量领域有着广阔的应用前景。     

基于PSD的固体线膨胀系数测量仪

对一维光电位置传感器PSD在微小位移的测量上进行了研究,并将PSD应用于固体线膨胀系数测量仪中,改进了传统的测量方法,从而实现对线性膨胀系数的智能化测量,具有成本低、结构简单、可靠性高、测量精确等优点.首先简要介绍PSD的工作原理和线性膨胀系数测量原理,然后给出了固体线系数,并对其测量误差进行了分析.     

A measuring method for large antenna assembly using laser and vision guiding technology

In this paper a new conception of a measuring method is proposed to assist precision automatic assembly of large radar antenna. Different from conventional 6-DOF tracking methods, the measuring system decomposes the measurement task into several independent steps. The measuring system consists of a camera, two laser distance meters, two position sensitive detectors (PSD) and an inclination angle sensor. The camera is adopted to guide antenna position and orientation adjustment over a large space. Laser meters and PSD sensor is used to precisely measure the position and orientation of radar antenna. To improve the practicability of measuring system, a robust vision measurement method is proposed. The mathematical models and practical calibration methods for measurement are elaborated. The preliminary experimental results agree with the methods currently being used for orientation and position measurement. The measuring method provides an alternative choice for the metrology in precision assembly. By using the method proposed in this paper, the measuring system can achieve a measurement accuracy of approximately 1 mm, which meets the accuracy requirement of large radar antenna automatic assembly application. Besides, the measuring method provides an alternative solution for large scale metrology which take the environmental impact into account.     

基于光电位置传感器的激光液位检测系统研究

针对光固化快速成形液位检测的精度要求，提出了一种基于光电位置传感器（PSD）的新型激光液位检测方法，该方法采用激光三角测量原理，非接触精密测量液位变化。在此基础上建立的液位检测系统采用专门的信号处理集成电路，并由计算机完成数据采集、处理、分析和显示，实现了液位的在线自动检测，检测精度达到0．01mm．     

Dynamic evaluation of spatial CNC contouring accuracy

An instrument capable of measuring arbitrary, dynamic CNC tool paths through three-dimensional space with micrometer-level accuracy is developed and tested. The instrument uses three Laser Ball Bars simultaneously (i.e., simultaneous trilateration) to allow for dynamic path measurements. The design of the instrument is described. The performance is verified by static repeatability testing, comparison with an independent measurement system, and comparison with the dimensions of machined parts. The instrument is demonstrated to be capable of measurement of arbitrary three dimensional tool paths with near micron level accuracy.     

轿车车门关闭力自动测试评价系统开发

应用力与位移传感器和计算机技术,研制了轿车车门关闭力一位移自动测量系统。该系统能够同时采集关门过程中车门的关门力和位移。实测结果表明,该测量系统结构简单、操作方便,测量精度满足实际要求。     

双光斑重叠式PSD空间点位测量系统研究

针对空间点位测量的问题,设计了一种新型双光斑重叠式PSD空间点位测量系统。构建了测量系统的测量平台和运动控制平台,并将光电位敏传感器PSD作为测量系统测头上的靶标,形成了空间测量三角形,采用逐次逼近算法,使两个光斑在PSD上轮流交替跟踪,实现了测量系统的自动跟踪,并利用PSD对于光斑重心采集的原理,判断两光斑重合情况,进行了空间点位信息的采集测量。以某型航空发动机8级涡轮转子叶片为测量对象,用三坐标测量机和本测量系统分别对其进行了测量对比试验。研究结果表明,测量系统对距离测量系统1.5 m远处,对目标点的测量偏差为亚mm级,正向偏差维持在0.4 mm以内,负向偏差维持在-0.25 mm以内。     

基于PSD的高精度激光位移传感器设计与分析

介绍了PSD器件的工作原理,对基于三角法测量原理的传感器主要结构参数进行了分析,给出了设计的传感器外形.并设计一种舍有多种放大倍数的PSD检测电路,可实现测量中对环境变化的自适应能力.最后分析了影响传感器测量精度的各种因素,并讨论了消除的方法.     

采用三向光纤照明成像的三维微结构观测系统

为弥补普通光学显微镜照明系统的不足,针对一般三维微结构的显微成像,提出并设计了一个可实现实时调节的三向光纤照明成像观测系统.系统采用计算机、D/A卡、驱动电路等硬件以及自主研制的控制软件,实现对任一光源的光强进行稳定连续的实时调节.通过自主设计的机械结构将光源、光纤、耦合头以及显微镜连接为一整体,实现光束入射方向、入射角和入射距离的任意调节.与通常的底部透射光照明系统进行实验比较,成像质量显著提高,不仅可以清晰观察目标对像的表面结构,还能得到立体感强的三维图像.针对面阵CCD显微测量系统的标定和标定误差问题,提出了螺旋微缝标定法.将螺旋测微计两铁钻形成的微缝作为标定的样本,配以适当的观测手段和计算方法,有效地消除或减小了各种误差,提高了系统的标定精度.通过系统标定和测量比较,系统的标定精度达到±0.0015μm,测量精度达到±1μm.实验结果表明,螺旋微缝标定法可以基本满足CCD测量系统标定的要求.     

轿车车门关闭力和位移测量系统的研制

应用力与位移传感器和计算机实时测试技术,研制了轿车车门关闭力和位移测量系统。该系统能够同时采集关门过程中车门的关门力和位移。实测结果表明,该测量系统结构简单、操作方便,测量精度满足实际生产要求。