非接触光学测头在金属强反射表面测量中的应用

强反射表面的高精度金属件和光学件的表面轮廓测量，是形貌检测领域的一个难点．文中提出了一种用于逆向工程领域的自由曲面非接触测量系统，其由三坐标测量机和主动式双目视觉形貌测头组成．通过摄像机标定了视觉测头，利用光学偏振技术消除了金属表面强反射光对测量的干扰．对扫描路径进行了规划，并根据金属表面加工纹理方向，选择采样策略．通过对量块表面的测量，验证了使用非接触方法测量金属强反射表面的可行性．研制测头的精度达到了0．05mm．     

测量强反射表面的测头研究

针对金属表面强反射光影响光学非接触测量问题，基于视觉测量技术，利用金属表面反射光偏振特性以及三角法测头工作原理，设计了能测量金属强反射表面的测头，并分析了其结构参数．在已有的标定技术基础上，利用三坐标测量机，进一步研究了标定技术，在此基础上进行了实验研究，结果表明本系统具有很高的实用价值．     

回转曲面测量技术

针对回转体曲面，提出了一种利用三坐标测量机和回转工件台，在工件连续转动过程中，让测头沿母线运动，在圆柱坐标系中进行测量的方法．该方法具有测头的运动简单、安全、可靠性高、效率高等优点．论述了其工作原理、圆柱坐标的提取以及一些关键技术，包括测头系统的作用半径标定、转台回转轴线位置确定、被测零件的自动定心技术等．研制了由三坐标测量机、回转工件台、测头回转体和非接触激光三角法测头组成的实验系统，对易碎石膏零件进行测量，精度可以达到0．02mm．     

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．     

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。     

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。     

薄孔壁厚和小孔径测量系统

由于相邻孔壁厚度的测量根据进刀量进行计算时精度很低，故提出了一种应用电容传感器对2个微小孔间相邻孔壁进行精密测量的系统．基于非接触式电容测孔传感器，研究了测头的电场边缘效应影响及保护环的宽度选择，设计了电容瞄准测孔传感器的测头对相邻小孔中心定位，利用电容差动测厚传感器测量孔壁，系统由1个瞄准测孔传感器和2个差动测厚传感器及三通道测量电路组成，处理数据后直接显示孔径和孔间壁厚．系统属非接触测量，无需修正测头及工件变形误差，实验证明，测量精度为0．5μm，     

集成测量系统中摄像机的标定方法

针对三坐标测量机(coordinate measure machine,CMM)与计算机视觉集成测量系统中摄像机的标定提出了一种简单、快速的标定方法.该方法把制作精度、定位精度高,运动范围广的CMM测头作为标定物,采用两步法对摄像机进行标定.标定过程中控制测头运动到指定位置,采集测头图像,用图像处理技术实现测头中心亚像素级定位,实现空间点和图像点的对应.标定方法简单,无需制作标定物,避免了标定物制作误差和角点定位误差的影响,可任意增加标定点的个数、指定标定点的位置.     

基于频谱校正技术的光学相干振动和热变形层析系统研究

本文提出采用基于频谱校正技术的增强型频域光学相干层析系统(EOCT)及其在非接触结构振动和热变形检测的应用.该EOCT系统采用基于CCD的宽带光谱仪以及宽带低相干的白光,所以这个增强型光学相干层析系统具有很高的检测分辨率,可达到0.9μm精度.但是,由于光谱信号作傅里叶变换的过程中产生了能量泄露,从而导致振动或热变形检测存在一定程度的误差.为了解决这个问题,本文提出采用一种频谱校正技术来校正此误差.从振动、热变形以及压电驱动器标定等实验的结果可知该方法的检测精度最高可达0.1μm.因此,自研制的EOCT系统在非接触振动、热变形测量以及压电驱动器在线标定等领域具有很好的应用前景.     

正交三维扫描测头标定的多区域变参数法研究

针对正交三维扫描测头的3个探测方向间存在着相互干涉,即耦合的问题,提出了一种基于多区域变参数系数矩阵的正交三维扫描测头标定方法.运用3×3系数矩阵对测头进行标定,该方法依据测头变形量的正负将标准球划分为4个基本区域,通过控制测头接触标准球上不同区域中的若干探测点,在每个探测点上向标准球球心方向连续步进测量,利用两者变化量之间的关系建立标定方程,运用最小二乘方法确定出4个标定矩阵,实现了正交三维扫描测头的高精度标定.采用2种方法对标定结果进行了实验验证,实验结果表明,多区域变参数系数矩阵的标定方法是可行的,具有标定快速、准确的优势,为正交三维扫描测头的高精度测量奠定了坚实的基础.     

线结构光测量技术研究进展

线结构光传感器由线激光器和相机组成,通过分析拍摄的调制光条图像获得被测对象的轮廓数据,具有结构简单、成本低、非接触、效率高、使用灵活等优点,在科研和工业生产中具有广泛的应用前景。从光条图像质量控制及中心提取、传感器标定、多个线结构光传感器协同测量、传感器和运动坐标轴结合4个方面对线结构光测量技术进行了综述,概括了目前线结构光测量技术研究和应用中存在的问题,并指出进一步提升测量精度、增强测量的适应性,以及研制基于线结构光传感器的智能测量系统是线结构光测量技术未来的研究方向。     

光衰减器校准技术研究

本文简单介绍了光衰减器的衰减原理,重点介绍了对光衰减器校准技术的研究,通过对校准仪器和校准方法的改进,有效的提高了光衰减器的准确度等相关指标。     

Atomic-beam alignment of inorganic materials for liquid-crystal displays

The technique used to align liquid crystals-rubbing the surface of a substrate on which a liquid crystal is subsequently deposited-has been perfected by the multibillion-dollar liquid-crystal display industry. However, it is widely recognized that a non-contact alignment technique would be highly desirable for future generations of large, high-resolution liquid-crystal displays. A number of alternative alignment techniques have been reported, but none of these have so far been implemented in large-scale manufacturing. Here, we report a non-contact alignment process, which uses low-energy ion beams impinging at a glancing angle on amorphous inorganic films, such as diamond-like carbon. Using this approach, we have produced both laptop and desktop displays in pilot-line manufacturing, and found that displays of higher quality and reliability could be made at a lower cost than the rubbing technique. The mechanism of alignment is explained by adopting a random network model of atomic arrangement in the inorganic films. Order is induced by exposure to an ion beam because unfavourably oriented rings of atoms are selectively destroyed. The planes of the remaining rings are predominantly parallel to the direction of the ion beam.     

非接触温度检测在血液净化技术中的应用研究

在分析传统的血液加热技术中存在若干弊端的基础上,提出了一种非接触式温度检测与平板式间接加热技术,对非接触式温度检测与间接式加热的工作原理和方法进行了阐述,给出了系统的结构设计,并对系统结构中的测控电路、红外线测温传感器、体外循环和液体循环回路等关键组成进行了分析.实验结果表明:该技术的应用有利于提高检测与控制精度,从而实现对传统血液净化系统的改进,在临床应用中改善病人的精神状态,消除了由于血液净化所产生的其他并发症.     

结构动位移测试的计算机视觉方法实现

基于计算机视觉原理,采用相机参数标定、图像跟踪和三维点重构技术,建立了以普通消费级相机为测试手段的结构动位移测试方法.通过简谐振动、悬臂梁自由振动和框架模型振动台试验验证了该方法的准确性和适用性.结果表明:基于计算机视觉的动位移测试方法是对目前其他传统测试方法的很好补充.     

微型步进电机动态特性测试的研究

本文提出了一种应用激光多普勒效应对微型步进电机和其他微型精密机构进行动态特性测试的新方法。由于采用微型计算机进行自适应定标,这种测试是定量和高精度的。在理论分析的基础上研制了一种测试系统,并用该测试系统对石英钟走的微型步进电机进行动态测试,所得动态特性曲线与理论分析是相吻合的。这种测试力法由于是一种非接触测量法,因此测试结果完全反映机构的实际运动情况。这种方法还可推广应用于其他精密机构的动态测试上,因此是一种很有前途的测试方法。     

干井炉的轴向温度分布对现场温度校准影响的实验研究

针对干井炉易受被校温度探头长度尺寸的影响,无法满足其始终在井底部被测量的条件问题,实验选用FLUKE干井炉,在不同校准温度下,改变标准铂电阻插入干井炉的深度。研究发现,在同一校准温度下,轴向由井底到井口方向的温度梯度值会不断增加,靠近井口处的温度准确性差,尽量避免在该位置校准温度探头。此外,随着校准温度的升高,校准温度与环境差别增大,干井炉温度偏差通常会增加,其轴向最大温差也会升高。当校准温度比较高时,轴向温度的不均匀性对其测温准确性的影响比较大,不可忽略。     

基于标定原理的单磁极编码器设计

与光电编码器相比,磁性编码器结构简单,易实现微型化,且不受尘埃和结雾的影响。但其分辨率和精度较低且难以提高,严重制约了其发展和应用。针对单磁极编码器,提出一种基于标定查表的信号处理方式,用高精度光电编码器进行标定,采用FPGA(Field Programmable Gate Array)进行信号处理,采用两相电压分区间查表得到角度值,突破了技术瓶颈,实现了分辨率31 757 p/r、精度12位(4 096线)的角度输出。     

基于实测响应反推标定非接触磁场激振器激振力

为了拓宽非接触磁场激振器的使用范围,急需对该激振器作用在结构件上激振力的大小进行标定.以悬臂梁试件为例,提出一种基于实测结构件响应以及采用优化技术来标定非接触磁场激振器激振力的方法.首先,给出了非接触磁场激振力的标定原理及方法,即通过迭代计算最小化实测与有限元分析获得的悬臂梁振动响应偏差来反推确定激振力幅.然后,简要描述基于ANSYS软件创建悬臂梁有限元模型及求解振动响应的方法.接着,给出了利用ANSYS软件的优化模块来实现相关激振力幅反推标定的迭代求解过程.最后,针对一款非接触磁场激振器,利用所描述的方法对该激振器激振力幅进行了标定,获得了相关标定曲线以及电压与激振力幅之间的函数关系,展示了所提出方法的有效性.