单摄像机测头成像视觉坐标测量系统建模

本文提出了一种新型视觉坐标测量系统－－单摄像机测头成像视觉价值测量系统。提出了利用已知目标测头与被测表面接触实现视觉坐标测量的新思想,建立了确定目标测头三维（六自由度）运动的线性系统模型,实现了对被测表面的坐标测量,同时分析了系统分辨力。通信仿真验证了系统建模的正确性。     

大型曲面形状激光自动测量技术研究

讨论大型曲面形状激光自动测量系统的原理.其基本思想是让非接触光电测头与被扫描测量的曲面始终保持一个恒定的Z方向距离,使测头的扫描轨迹即为被测曲面形状.给出该系统的完整组成,并用系统对一个1∶5轿车车身的油泥模型进行实测,证明系统能在1200mm的长度内达到±0.08mm的测量精度,其测量时间为10min.     

快速空间测角系统中偏振棱镜消光比的影响

为了在一定平移范围内实现快速空间测角系统的测量功能,对一定入射及方位角的光束经过Glan-Taylor棱镜后导致的非均匀分布的消光比参数引起的系统测角误差进行了研究。首先,建立系统坐标系模型,采用光线追迹法及偏振光的琼斯矩阵描述方式,对格兰-泰勒棱镜消光比参数引起的测角误差进行了理论推导;接着,结合一定入射及方位角下非均匀分布的消光比参数,运用Matlab软件进行了仿真分析。最后,通过搭建实验平台,利用平移接收单元来模拟不同的入射方位及角度变化;根据实验值与仿真结果的对比分析,得出非均匀分布的消光比对测角精度的影响。结果表明,在一定的出射光范围内,入射角是影响消光比非均匀分布进而影响系统测角精度的主要因素,当方位角为90°时,系统测角误差较小;全方位角范围内系统测角误差随入射角的增大而显著增大,由此验证了理论分析的正确性。该研究成果对优化测角系统结构并进一步提高系统性能具有一定的指导意义。     

Wollaston棱镜偏振非正交对空间测角系统的影响

为了在一定平移范围内实现快速空间测角系统的测量功能,对一定入射及方位角的光束经过Wollaston棱镜后引起的两出射光束的偏振非正交及进而引起的系统测角误差进行了研究。首先,建立系统坐标系模型,采用光线追迹法,并利用坐标变化的方式,对任意入射角和方位角下Wollaston棱镜的偏振非正交进行了理论推导。接着,对偏振非正交与入射角的关系及它对系统测角精度的影响进行了Matlab仿真。仿真结果表明,随着偏振非正交及空间方位角的变大,系统测量误差变大,且Wollaston棱镜偏振非正交对系统测角精度的影响较大;当方位角为3°,偏振非正交为10′时,测角误差为30″。最后,通过分析偏振非正交的产生原因,改进了原有光源扩束系统,改善了偏振非正交对系统测角精度的影响,减小了测角误差。本文的研究成果对优化系统结构并进一步提高系统性能具有一定的指导意义。     

异轴间接角度测量系统设计与研制

介绍了一种异轴间接角测量系统。系统中用一旋转编码器与被测轴按任意啮合比进行啮合,在被测轴上贴一零度光标,并用光电传感器把零度光标转变为电脉冲信号。系统先依据零度脉冲记录被测轴正转一周旋转编码器输出的脉冲数,再用单片机依据这一数据和旋转编码器输出的当前脉冲数,计算和显示被测轴当前角度。实验证明这一系统的测量误差小于0．5℃。此系统具有安装简单和调整方便的优点,被成功有于动平衡验机上。     

大尺寸空间异面直线夹角的检测

针对实际工程中相距数米至数十米的若干几何元素之间的空间夹角,提出了大尺寸空间异面直线夹角激光检测系统的设计方案.首先,根据常见待测直线元素不同的实体存在形式,设计了相应的实体体现方法,并建立了异面夹角测量所需的公共基准;对于待测元素在公垂线方向距离很远的情况,采用单束线结构激光作为公共基准.然后,针对一个具体的工程实例,给出了系统检测框架的设计思路.最后,提出了公共基准与待测元素空间关系的获取方法.采用数字图像处理技术检测公共基准与各个待测元素构成的夹角并通过三角关系间接获得了待测元素异面夹角的检测结果.在30次系统测量中,系统重复性精度达到±0.020 85°,表明所提出的检测系统满足测量要求,验证了测量原理的可行性.     

非接触式扫描反射镜转角测量系统

为了提高扫描反射镜转角检测系统的测角范围,建立了基于一字线激光器和线阵CCD的高精度非接触式扫描镜角度检测系统。介绍了检测系统的结构和工作原理,该系统根据激光光斑在CCD上的位置计算扫描反射镜的转角,并利用特殊设计的阵列反射镜增大测角范围。为了降低对加工及装调精度的要求,对系统进行了误差分析,给出了采用多项式拟合法进行角度测量的理论依据。讨论了影响系统检测精度的一系列误差源,计算了系统测量的总误差。最后进行了相关的测量实验。实验结果表明：系统的检测系统分辨率为2.5",测角范围为11°,测角精度可达3",可以满足扫描反射镜对角度测量系统提出的高精度、非接触、大测角范围的要求。     

一种非接触测微新技术初探

以像散法的测微原理为依据,对ＣＤ光学头的检测系统进行改造,构建了一维测微系统。获得０．０７μｍ的测量分辨率,１００ｋＨｚ的频率响应。同时具有体积小,成本低等优点。具有广阔的应用前景。     

基于双目立体视觉的无线柔性坐标测量系统

便携式坐标测量技术是近年来测量领域的研究热点之一。本文以双目立体视觉为基础,实现了一种简便易行的无线柔性坐标测量系统,该系统由两台CCD相机、一台电脑以及贴有标记点的测笔组成。通过手持测笔使其测端接触待测目标点,双CCD相机监控测笔上的标记点并解算出测端的三维坐标,来实现目标点三维坐标的测量。着重针对测笔标记点以及测端的标定这一关键问题,提出了一种简单有效的解决方法。讨论了双目立体相机与被测对象相对位置不变的单站式测量的原理和方法,同时为了克服相机视场的有限性,通过粘贴拼合标记点的方式,实现了相机在多个位置上的拼合测量,增强了系统的实用性。通过标定实验和测量实验对系统进行了验证。     

点阵式测头成像视觉三坐标测量系统建模

在透视投影和坐标变换的基础上,建立测头成像视觉三坐标测量系统的数学模型;求解了共线、共面和空间三种点阵式测头构成的系统模型,以最简单的共线三点型点阵测头为例建立实测视觉坐标测量系统,实验结果证明系统模型的正确性。     

基于激光测距的三坐标测量系统研究

提出了基于激光测距的三维坐标测量系统。介绍了系统所采用的 PSD光学三角法测位移原理 ,并分析了影响测量精度的因素 ,提出了相应的补偿方法。最后 ,研究了系统的控制方法。     

触发式测头测量系统在大型数控机床上的应用

随着数控技术的发展,触发式测头测量系统在数控机床上得到了广泛的应用。目前国际上先进的数控机床几乎都可以根据用户的要求,配备这种测头测量系统,以扩大机床的使用范围。尤其是大型龙门式加工中心,配备这种系统之后,可以使用测头测量工件,使机床在某种程度上可以当作大型三坐标测量机使用,扩大了机床的用途。本文将结合我厂实际,具体介绍触发式测头测量系统的组成、原理及其在工件测量中的应用。 一、触发式测头测量系统的组成 我厂1995年与法国FOREST—LINE公司合作生产了一台大型龙门式五面加工中心,配有触发式测头测量系统。该系统由英国RENISHAW测头系统和法国NUM—1060数控系统联接组成。(可参阅本刊1996年第1期“RENISHAW数字化扫描系统”和1996年第2期“一种新型龙门铣镗机床——五面加工中心”两篇文章——编者)     

基于惯性基准的大尺寸空间角测量

针对大型装备装配过程中的大尺寸空间角测量问题,提出一种基于惯性基准的大尺寸空间角测量方法并且设计了相应的测量系统。该测量系统利用自准直原理获取被测轴线方向,通过内部陀螺仪和编码器测量被测轴线在惯性坐标系中的单位向量坐标,然后根据每个被测轴线在公共基准内的单位向量坐标值实现空间角的计算。建立了大尺寸空间角测量的数学模型,并对测量系统的测量不确定度进行分析和计算。最后搭建了测量系统的原理样机并利用原理样机在实验室进行了模拟测量实验。实验结果表明,原理样机的实际测量误差为14",满足了测量精度的要求。该方法采用惯性空间作为公共测量基准,有效地解决了测量大尺寸空间角时测量基准难以建立和传递的难题,使得测量过程更加灵活、高效。     

螺纹测端姿态测量系统的非线性矫正

螺纹测端姿态测量是数字化轮廓包络法螺纹综合测量的关键技术之一。设计了基于AD598的螺纹测端姿态测量系统。为了提高螺纹测端姿态测量的精度,需要对螺纹测端姿态测量系统的非线性进行矫正。通过对信号采集系统的传递函数进行标定,将传递函数的线性部分和非线性部分进行分离,通过求解非线性部分的转换函数,在软件算法中实现了非线性部分的矫正。实验结果表明,非线性矫正后螺纹测端姿态测量系统的转角测量非线性误差减小1'17.25″,将测量系统的非线性误差控制在0.12%内,满足了测量系统的要求。     

一种精确频率测量仪设计

本文主要论述了采用CPLD的设计方法,在数字系统中设计精确测量频率测量仪在采样时间内同时对标准频率信号和被测频率信号计数,采样完成后,把二者的计数值相比,再乘以标准频率就可以得到被测频率的精确值.采用这种设计方法,系统的软硬件结构简单、开发周期快、测量精度高.     

TC52测头

TC52测头为内置全方位测量机构的紧凑型测头,适合于小型加工中心,用于检测工件位置,修正工件旋转偏移,补偿机床的温度漂移,3D轮廓测量。TC52测头测量速度高达2m／min,拥有精确且无圆周凸角的接触测量特性,无磨损的光电式测量机构,两个测量系统可共用一个红外线接收器,更长的电池寿命,带有切削液的情况下仍然保持极高测量精度,设计坚固且经过实践验证。     

适用于微机检测系统的快速测频方法

介绍了一种适用于微机检测系统的频率测量方法,它比传统的测频方法速度快。     

基于FPGA的快速、高精度自适应测频法

在某些对测频精度要求较高的场合,如惯导系统的信号测量,人工采用计数器测频法存在着耗时长、更换通道步骤繁琐、测量不方便的缺陷。本文给出一种用FPGA编程替代计数器的自适应测频方法,该方法可在宽频段（0.1Hz-200KHz范围内）实现同时、连续对多个通道快速、高精度测量,并能根据被测频率的变化自动实时输出测量结果,大大简化了测频步骤、节省了测量时间。使用此方法研制的某惯导信号测频系统经实际测量检验精度达到10~（-7）。     

基于小波变换的超声波液压测量系统

介绍了小波变换在超声波非插入式液压测量系统的应用。通过小波变换,可以实现对含有噪声的超声波测压信号的消噪处理,较为准确地检测到超声波波至点的位置。仿真结果表明,该方法可以大大提高超声测压系统的测量精度,对液压系统的快速故障定位和压力的准确检测提供重要依据。     

基于线阵CCD的空间目标外姿态测量系统

设计了9路线阵CCD相机组合的空间目标外姿态测量系统,它克服了采用面阵图像传感器用于姿态测量时存在的速度和精度的矛盾。该系统分别实时重构放置于被测物体上的点合作目标在世界坐标系下的三维坐标,经空间解算,确定被测物体的姿态角。着眼于合作目标和相机光学系统的相对位置及呼应,解决了多相机与多点合作目标一一对应时的目标干扰问题;设计了新的光学系统构架,提高了精度,节省了空间;实现了多相机测量系统的局部标定和全局标定。测试结果表明,该姿态测量系统可以实现对被测对象高精度、实时的测量,且具有合作目标简单,价格低廉等优点。