基于激光干涉的大角度高精度在线测角方法研究

由于红外探测器尺寸限制,大多数红外遥感相机仍采用扫描系统来扩大探测视场。随着探测精度要求的提高,对扫描系统的测角精度要求也越来越高,因此,高精度扫描系统测角精度决定了遥感器的性能。基于某红外遥感相机扫描系统测角技术要求,对扫描系统测角精度的在线检测方法进行研究。扫描系统最大扫描角度为±5.8°,测角精度1"的。根据对国内外高精度测角设备的调研,确定一种具备大角度、高精度在线测角能力的激光干涉仪——SIOS SP-TR2000激光干涉仪对扫描系统转动角度进行检测。SP-TR2000激光干涉仪主要是用于高精度测距,开发用于高精度测角使用,因此采用雷尼绍激光干涉仪+RT300 (KUNZ)转台作为检测系统对SP-TR2000激光干涉仪测角精度进行检定,检定后SP-TR2000激光干涉仪系统测角精度为0.245″,满足扫描系统1″测角精度需求。对基于SP-TR2000激光干涉仪的在线静态及动态测角方案进行阐述,并根据误差分析可知在线测试系统测角误差为0.247″,表明基于SIOS SP-TR2000激光干涉仪的大角度高精度在线测角方法可行。     

激光跟踪仪与室内GPS的协同测量组网方法

针对大型装备制造业中大部件对接测量任务的大尺寸、高精度、高效率、高可靠性的测量需求,设计了一种采用激光跟踪仪与室内GPS的协同测量方法,该方法可集成两个系统各自优势满足测量需求。在研究两种系统的测量原理和方法的基础上,提出了一种基于多传感单元观测值的基本约束方程构建方法,同时引入一维基准尺和三维坐标场两种几何约束构建相对约束方程用以提高组网精度。利用Levenberg Marquardt 迭代算法完成最优化求解,为提高迭代效率和精度设计了基于后方交汇的迭代初值计算方法。现场条件下的精度验证实验数据表明,室内GPS和激光跟踪仪组成的协同测量网络的测量误差小于±006 mm,验证了算法的正确性和精度。     

新的大尺寸截面配对式视觉测量方法的研究

根据大尺寸测量系统的现状,从分析线结构光入手,提出了组建传感器对测量方法,使每对传感器具备差动测量能力,提高单点测量精度;利用坐标测量臂和激光跟踪仪的大尺寸测量能力,对传感器坐标系进行全局校准,提高校准的精度和效率;研究椭圆检测算法,提出利用椭圆平行弦中点连线必过椭圆中心基本定理,求出椭圆中心坐标,拟合出椭圆形状;通过理论分析,该方法切实可行。     

基于结构光的双路尺寸测量系统设计

近年来人们对出厂工件的要求越来越高，尺寸是评判其优劣的重要指标。市面上的工件尺寸测量，大多是高精度的接触式测量方法，需人工操作，费时费力。本文设计了一套基于双路结构光的尺寸测量系统，用于解决单目结构光视觉系统视场不足的难题，使用采集到的双视场数据进行数据融合拼接的方法进行三维还原，解决阴影问题的同时提高了测量精度。     

基于机器视觉的锥螺纹参数测量方法

为解决机器视觉实现工件几何参数测量存在测量精度不高,和其对几何形状复杂的锥螺纹参数测量很难达到精度要求这一问题,在分析机器视觉方法测量精度不高的原因的基础上,提出粗、精结合的定位和尺寸测量方法,构建了一种结合高精度的图像传感器和高精度光栅尺的锥螺纹测量几何参数测量系统;高精度光栅保证了螺纹螺旋线和锥度参数的测量准确性,高分辨率的图像传感器和一定倍率的放大镜头保证了螺纹牙形参数的测量精度;构建的测量仪易于实现锥螺纹多参数测量需要,能满足较高精度的螺纹参数测量要求。     

回转轴运动精度的干涉测量与误差补偿分析

采用激光干涉仪检测混联数控机床回转轴的运动精度,达到对其综合评价的目的,为机床的运动精度误差补偿做准备.对雷尼绍激光干涉仪的结构和角度测量原理进行了详细探讨,分析了干涉仪在回转轴运动精度测量中的主要影响因素和误差诱因;作出了角度测量中正弦近似误差特性曲线,并提出了该测量误差的数学模型;讨论了激光波长补偿的机理,提出了一种通用、简便易行的回转轴角位移精度检测方法.     

混联复合机床转台定位精度的激光测量与补偿

传统的数控机床进给轴定位精度的检测方法,存在精度低、方法落后、检验重复性差等缺点。因此,采用目前国际先进的激光干涉法检测混联复合机床转台的定位精度,以评价和提高其精度。对干涉仪的测量原理、测量方法和数据处理进行了分析,认为空气折射率是干涉仪应用中的主要误差来源,并分析了其原因和补偿方法。最后,给出了基于激光干涉仪的机床定位精度检测和补偿方案。     

基于立体视觉的接触式三维测量系统

传统的三维接触式测量方法存在着速度慢、测量范围受限等缺点,而纯粹的非接触式测量方法则存在着特征边缘无法获取的问题。结合两种测量方法,设计了一种新的三维测量系统,该系统采用立体视觉技术对接触式测头的空间位置和姿态进行定位,进而间接计算接触式探针针尖位置来完成空间点的三维坐标测量。实验结果表明:系统测量精度优于0.2 mm,能够应用于工业现场进行复杂工件的典型几何特征检测和模型重构。     

直线度的高精度测量

提出采用两个测头加一个自准直仪的测量装置进行直线度的测量,误差分离技术采用“自然延拓”的方法从测得的差分值中重构工件轮廓,这种频域方法适应光滑和粗糙表面的测量,并允许采用大的测头间距。通过采用该测量系统和误差分离技术就可以高精度测量直线度。仿真结果表明该测量方法具有很高的重构精度,并采用该方法对自制的大理石超精密机床的直线度进行了检测。     

超声波隧道风速测量技术研究

研究了一种基于鉴相技术的超声波隧道风速测量方法,建立了风速测量模型。该方法克服了传统时差法电路复杂、信号处理较难的缺点,实现了隧道风速的高精度实时检测。测量系统采用一个传感器连续发射,两对传感器同时接收的结构实现不同风速段的测量,在保证测量范围的同时提高了低风速段的测量精度。系统以单片机ATMEGA128为核心,采用CPLD进行高精度数字鉴相,提高了处理精度;利用温度补偿技术进一步提高测量精度。与传统的测量方法相比,该系统测量精度有较大提高。     

双路扫描式激光测径仪系统设计

针对企业对小型零部件生产线上的工件线径检测精度和稳定性问题,研制了一款基于ARM+FPG A的双路扫描式激光测径系统,用于解决扁平形漆包线线径的精确测量问题。该测径系统采用标准棒法测量原理,运用累加求和取平均值的处理算法,实现了工件线径的厚度和宽度双向检测,克服了单路激光测径系统测量范围受限等缺点。实验结果表明,该测径仪精度可达到0.001 mm,示值误差不超过±0.005 mm,稳定性能好,测量精度高,适合于生产线上小尺寸工件线径的精度检测。由于FPGA的快速数据处理能力,本系统特别适用于动态线材的尺寸监测。     

马波斯E32R测量仪在大型发动机缸体加工中的应用

为了提高数控镗铣床在加工大型发动机缸体时的关键尺寸的精度,在机床上设计安装了马波斯（Marposs） E32R测量仪,本文重点描述了测量仪与数控系统的接口连接、测量仪的校准、宏程序的编制.通过在线检测进一步提高了工件特殊尺寸的加工精度和产品质量.     

非接触式三坐标测量短圆弧方法研究

非接触式三坐标测量机是把光学、机械和计算机控制技术融为一体的高精度、高效率、功能强大的测量设备,对于加工中心、数控机床加工的零件检测和制造过程中对形状复杂、公差要求严格的零件检测都特别有效,给数控机床的工装夹具和刀具位置的调整及加工程序补偿提供最有效且精确的数据。实际工作中发现,由于短圆弧工件选取测试采集点比较集中,按照传统的测试方法效果不尽如人意。为此,研究测量短圆弧方法,解决实际测试误差显得至关重要。着重对短圆弧测量误差理论数据进行分析,提出工作中切实可行的测量方法。     

基于影像测量仪的试验筛自动测量方法

由于检测手段的限制,试验筛校准时一直存在着检测繁琐、准确度不高等缺点.为了提高检测精度,对基于影像测量仪的试验筛自动测量方法进行了研究.首先介绍了边缘点提取方法、网孔边缘拟合方法、网孔孔径计算方法和网孔自动搜索方法等;其次在影像测量仪上研发了试验筛自动测量软件验证该方法的有效性;最后通过与传统校准方法的对比,说明了影像测量仪在试验筛校准方面的优势,并探讨了试验筛网孔全检的可能性.     

钢丝绳激光在线测长方法研究

针对目前传统接触测长固有的打滑、磨损等问题,提出一种钢丝绳激光在线测长方法,利用激光成像技术、视觉检测技术以及数字图像处理技术对线结构激光器投射到钢绳表面所形成的图像纹理进行分析和处理,间接获得运动钢绳在线实时长度.实验证实,此方法能有效解决打滑、磨损等问题,同时还具备精度高的特点.     

一种快速去除大尺寸工件鬼影图像的精密拼接算法

为了提高大尺寸工件测量的精度和效率,针对现有拼接方法复杂度高且不能很好处理图像鬼影的问题,提出了一种快速去除大尺寸工件鬼影图像的精密拼接算法。该算法先通过SURF算法检测出相邻图像对应特征点,然后结合最近邻匹配法匹配特征点,零均值归一化互相关算法（ZNCC）判断、检测出图像是否存在鬼影;若存在鬼影,则用小波变换融合算法去除鬼影,并求出相邻两幅图像之间的单应性矩阵H,最后实现大尺寸工件精密拼接。结果表明,该算法不仅能有效地去除大尺寸工件图像鬼影,同时提高图像拼接精度和效率。     

双目立体视觉在动车车身关键尺寸检测中的应用

针对动车（CRH）车身尺寸范围大、检测项目复杂、车型变化多,不容易实现在线测量的难题,首先提出了大型动车车身关键尺寸的测量方案,利用双目电荷耦合装置（CCD）立体视觉建立各个关键尺寸的视觉测量子站,同时利用激光跟踪仪及相关坐标变换算法,完成对各个CCD相机测量子站的全局标定;各个测量子站利用立体空间球检测技术,对局部关键尺寸进行测量;同时构建了基于小波分析的神经网络温度误差补偿模型,使空间距离补偿后的精度能达到0.05 mm。将该方法与三坐标测量机测得的数据对比验证,可以发现该方法操作简单、灵活性高、精度较高,可有效解决动车车身关键尺寸检测问题。     

激光三角法在物面倾斜时的测量误差研究

相比传统的触针式测量,激光位移传感器因其高精度和非接触式测量的优点,在机械工程中已广泛使用。鉴于激光三角法的设计原理,当工件产生倾斜角时,激光位移传感器会产生误差。通过激光位移传感器、精密电移台、精密旋转台构建了实验测量系统,对测量数据使用Matlab进行分析,所用电移台的重复精度小于5μm,测得了不同倾斜角度下激光传感器的误差,用最小二乘法拟合进行了误差补偿。实验证明：误差标定后,激光传感器在测量倾斜物面时仍能保证高精度。