线性激光位移传感器的结构优化设计

根据被测物体的表面反射模型,采用光线追踪法对用于自由曲面数字化的线性激光位移传感器进行了计算机仿真,利用复合形法进行了传感器结构参数优化,使用单片球面透镜替代非球面透镜获得了较好的线性关系。实验表明,采用该方法可以缩小传感的结构尺寸、提高精度,降低成本。     

强制润滑状态下齿轮传动装置的热平衡

介绍一种新型激光非接触位置测量传感器和相应的硬、软件系统，该激光测头有效克服了同类非接触式测头线性度差、存在阴影效应等缺点．采用的专用线阵ＣＣＤ数据采集电路和相应的处理方法，显著地提高了激光测头的测量速度和精度．该激光测头在华中Ⅰ型数控加工中心上成功地实现了未知曲面的数控自动测量．     

激光位移传感器测量原理及应用研究展望

激光位移传感器是一种非接触式的精密激光测量系统,它具有适应性强、速度快、精度高等特点,适用于检测各种回转体、箱体零件的尺寸和形位误差.就此,对激光位移传感器的测量原理和应用研究作了概述.     

基于三维激光传感器的圆柱度测量新方法

介绍了由三维激光位移传感器、激光线光源、编码器式拉伸位移传感器以及步进电机搭建的三维激光扫描测量系统.该系统可以一次测得圆柱体的三维图形、某一位置的圆跳动以及圆柱度、轴线直线度等参数.阐述了该三维激光测量系统的结构组成和工作原理,给出了圆柱度误差的具体测量评定过程,并基于LabVIEW开发平台设计出了轴类零件表面形状误差测量软件.     

基于PH10回转体的非接触测量系统建模与标定

提出一种由三坐标测量机,PH10回转体和激光三角测头组成的自由曲面非接触测量系统,为了将激光测头的测量值转换为测量机机器坐标系下的三维坐标值,建立了测量系统的几何模型,利用测头等效法对几何模型进行标定,求出其中的未知矩阵,利用迭代标定法消除了标定误差,使标定结果趋近于理想值。     

基于光学自由曲面的三维位移测量系统

针对数控机床、多轴位移台等多轴系统位移检测中存在的检测方法复杂、测量费用高等问题,利用光学自由曲面具有极大的设计自由度,可简化系统结构、提高系统性能的特点,设计开发了一种基于光学自由曲面的非接触式三维位移测量系统,用于普通机床、多轴位移台等多轴系统位移精度检测.通过设计光学自由曲面基准件,搭建实验平台,建立测量系统的数学模型,完成了测量系统的标定实验、测量系统精度验证实验和三维位移测量实验.结果表明,该测量系统精度达2.8,μm,可用于多轴系统的位移检测.     

利用激光位移传感器检测电路

激光位移传感器是一种非接触式的精密激光测量系统,它具有适应性强、速度快、精度高等特点,适用于检测各种回转体、箱体零件的尺寸和形位误差。文章设计一种含有多种放大倍数的激光位移传感器检测电路,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。     

基于切比雪夫最佳逼近的LVDT位移传感器信号处理

针对LVDT位移传感器两端输出信号的非线性问题,提出了一种基于切比雪夫最佳逼近原理的信号处理方法. 该方法将传感器有效量程自适应地分为线性和非线性区域. 线性工作范围和对应直线逼近函数利用切比雪夫一次最佳逼近自适应确定,非线性区域信号采用有理B样条函数进行线性化处理. 设计了基于MSP430单片机的信号处理器,搭建了基于步进电机直线台和标准激光传感器的试验平台,对该算法进行实验验证. 实验选用量程为85 mm的LVDT位移传感器,实验结果表明,该方法将传感器的非线性误差从2.47%降至0.30%,测量平均误差绝对值从0.64 mm降至0.12 mm,有效改善了传感器的线性度和精度,延展了其工作范围.      

被测表面特征对激光测头特性的影响

提出了基于坐标测量机,激光三角法测头,测头回转体的自由曲面非接触扫描测量方法,其中激光测头的输出值受被测表面的粗糙度,曲率以及颜色等特征的影响,存在相应的误差,为了减少这些误差,对其影响规律进行了实验研究,结果表明,表明粗糙度值太低,测头不能完成测量,原因是表面存在较强的镜面反射光,曲率越大,测量误差越大,因为光斑区域内的表面平均高度变化加大,颜色越深,测量误差越大,因为漫反射光信号过弱所致。     

同轴成像激光非接触测量传感器的研究

介绍一种新型激光非接触位置测量传感器和相应的硬、软件系统、该激光测头有效克服了同类非接触式测头性度差，存在阴影效应等缺点。采用的专用线阵ＣＣＤ数据采集电路和相应的处理方法，显著地提高激光测头的测量速度和精度。该激光测头在华中Ｉ型数控加工中心上成功地实现了未知曲面的数控自动测量。     

多点动位移数字图像相关法光测技术研究

动位移测量在诸多工程领域中有着大量需求，针对现有各种测量技术仍然存在着效率低、精度差、成本高等局限性。本文基于数字图像相关（Digital Image Correlation，DIC）原理，建立了一套多点动位移高精度光测技术及系统。首先设计了一种基于同心圆的靶标专用图案，用于测点的自动识别及图像的自动标定，并通过对硬件配套软件SDK（Software Development Kit）的二次开发，构建形成了可同时适用于无线和有线工业相机的硬件架构，最终开发形成多点动位移DIC光测软件系统。采用3等精度量块对该系统进行精度校准试验，结果表明该系统测量精度为0.01mm，系统基本误差为0.05%，灵敏度为0.2%。进一步开展典型应用场景测试，发现该系统在低频振动测量时具备与高精度激光位移传感器相当的精度，而对于高频振动场景，采用高频率相机也可实现动位移高精度实时测量。可见该系统与激光位移传感器等相比有显著优势，可在实验室测量、工程现场测试等场景中推广应用。     

改进的Sage-Husa算法在提高激光位移传感器精度中的应用

激光三角法测距位移传感器因其具有非接触测量、测量速度快等特点,所以在测量与检测领域有广泛的应用。为了提高激光位移传感器的测量精度,从传感器测距原理入手分析影响系统测量精度的诸多因素,提出一种避免死循环的Sage-Husa滤波算法提高测量精度。最后结合LS—100CP型激光位移传感器与MATLAB进行实验仿真,同时与常规的Kalman滤波算法相比较,得出改进的Sage-Husa滤波算法精度较高且在激光三角法测量中的应用切实可行,有较好的实用价值。     

基于激光测距的非接触式齿轮倒角轮廓测量系统

为了满足倒角齿轮的倒角轮廓测量需求,采用先进的计算机检测与控制技术及现代化的传感器技术,研制了一种非接触式齿轮倒角轮廓激光测量系统.测量系统以计算机为控制中心,用激光位移传感器和光栅尺获取数据,利用X-Y精密移动平台实现测量位置的准确定位,实现了倒角轮廓的测量.实验表明,测量系统精度满足倒角齿轮测量的工业应用要求.     

基于数字图像相关理论的非接触式 结构位移测量方法

为实现结构的位移及挠度测量,开展了基于数字图像相关算法的亚像素位移测量研究.采用改进初值的亚像素算法确定待测结构目标位置的基于像素的位移,利用相机标定方法将基于像素的位移转换为工程单位.在数字图像处理技术的基础上对编写的程序进行数值仿真试验,位移计算结果与理论值吻合良好,验证了该程序测量精度的可靠性.搭建视觉位移测量系统,为了验证该系统的有效性,对钢框架结构模型开展了视觉测量系统和激光位移计的对比试验;研究了相机与待测结构之间的距离对视觉测量系统精度的影响.利用该系统测量消防通道桥梁的跨中挠度,结果表明,视觉测量系统具备非接触、低成本和便于实施远距离测量等优势,可实现以毫米级精度进行结构位移测量.该测量方法在工程结构变形测量中具有较好的应用前景.     

电阻点焊熔核形成过程的激光传感和表征

探索一种采用激光位移传感器获取电阻点焊过程电极位移信号的实现方法.选用高精度激光位移传感器搭建获取电极位移信号的计算机数据采集系统.通过大量点焊过程位移信号与试验结果的对比分析,对其熔核形成过程进行物理解释和表征.结果表明:获得的电极位移信号可以表征熔核形成过程,能够作为监测点焊接头质量的信息源.     

针对射频相对测量敏感器的快速标定方法

在卫星编队飞行系统中,射频（radio frequency,RF）相对测量敏感器能够完成两颗卫星的相对位置和姿态的测量,为了验证其测量精度,提出了一种基于激光跟踪仪的快速标定方法.在标定过程中,针对拟合坐标原点和坐标轴产生误差较大的问题,提出了一种基于最小二乘拟合球体和圆的方法,分别确定坐标系的原点和坐标轴;利用坐标系间的固有关系设计了相对坐标系的快速转换方法.在飞行器模拟平台进行验证,实验结果表明,拟合坐标系原点均方根误差为0.120 764 mm,拟合坐标轴轴向的均方根误差为0.157 138 mm,坐标系转换误差的范围为0.30~0.75 mm,能够满足敏感器毫米级定位精度的标定要求.      

FPGA在激光一维位移测量系统中的应用研究

针对目前结构健康监测中对一维位移测量系统的要求 ,讨论了利用 FPGA器件实现一维激光位移测量系统硬件处理核心电路 ,将传感器驱动、光斑中心位置计算及计算机接口集成到一个芯片中 ,实现了测量速度的提高和系统的小型化 ,从而满足了位移测量中现场动态测量需要     

大型直齿圆柱齿轮误差测量系统研究

针对大型齿轮在机测量存在必须停止加工过程,影响加工效率和经济效益的问题,研制了一种大型直齿圆柱齿轮离线自动测量系统.测量系统以 PC 为控制中心,可根据用户选择自动生成测量路径;其选用高精度测头和光栅尺,利用数控系统驱动 x、 y、 z 轴及旋转载物台,可以实现测量位置的精确定位;可以实现齿形误差、齿距误差和齿向误差的自动测量.     

A novel wide-range precision instrument for measuring three-dimensional surface topography

We developed a measuring instrument that had wide range, high precision, small measuring touch force. The instrument for three-dimensional (3D) surface topography measurement was composed of a high precision displacement sensor based on the Michelson interference principle, a 3D platform based on vertical scanning, a measuring and control circuit, and an industrial control computer. It was a closed loop control system, which changed the traditional moving stylus scanning style into a moving platform scanning style. When the workpiece was measured, the lever of the displacement sensor returned to the balanced position in every sample interval according to the zero offset of the displacement sensor. The non-linear error caused by the rotation of the lever was, therefore, very small even if the measuring range was wide. The instrument can measure the roughness and the profile size of a curved surface.