全捷联激光制导弹药双透镜滚转角测量方法

针对应用于末制导弹药中滚转角测量方法出现的各种不足,提出一种全捷联激光制导弹药双透镜滚转角测量方法。利用添加透镜光斑与滚转角无关的特点,将非滚转光斑作为滚转角测量基准,通过激光束经过两透镜在阵列位移敏感探测器(Position Sensitive Detector,PSD)光斑坐标间相对位置关系,得到弹体滚转角计算公式。根据测量原理及设计结构,对测量精度进行了分析。将该方法结合弹体六自由度运动模型进行模拟打靶实验,分析测量方法实时精度。实验结果表明:滚转角测量值在各种实验环境下最大误差不超过0.05°,其精度满足激光制导弹药制导与控制需求。     

基于Android的便携式角度测量仪设计

针对现有角度测量仪,体积大、可操作性和便携性差、宽测量范围内精度低等问题,利用Android平台设计一款便携式角度测量仪,通过角度测量硬件电路、蓝牙电路和智能终端APP设计,实现从角度的采集、传输到显示、存储。该便携式角度测量仪结合智能手机和移动互联网,有效地提高测量的效率、只通过一台智能手机就可以完成角度的测量与监测,具有良好的可操作性及便携性。经实验验证,该测量仪测量范围为±90°,精度达到±0.1°。     

一种新型的光学探头的研制

本文提出一种新型的光学探头的设计方法，该光学探头可以同时用来测量某一镜面反射表面某一点的高面位移和两个角度。本文同时采用了一个小功率激光器为光源，一种新型的ＣＭＯＳ图象传感器为光电传感器件。通过相关分析法的数据拟合等图象处理技术，提高了整套系统的精度和分辨率。一个较为明显的优点是位移和角度的测量是互不影响的。实验证实了该方法位移测量时具有精度为±１５微米，分辨率５微米；角度测量时具有精度±２５秒，     

基于PSD的非接触式二维动态角度精密测量系统

非接触式角度测量广泛用于机械制造、精密测量、航空航天等领域。在一种高速振镜的二维角度测试装置中,需要大范围(±10°)、高速率(80kHz)、高精度的非接触式二维角度测量方式,传统的动态角度测量方式都不能满足要求。基于PSD的高速响应特性,设计了光电反射式二维动态角度高精度测量系统,可以取得更好的技术指标。首先,采用高精度的PSD检测器和激光器等光学器件,可以实现高精度、大范围的非接触式角度测量；此外,利用坐标系变换得到二维机械角度与PSD输出二维位移的关系,并通过FPGA和高速AD采集板实现了高速数据采样,利用数字滤波的方法,大程度的降低了系统的噪声；通过数据插值的方法,对测量数据进行矫正,极大的降低了系统的误差,实现了大范围二维角度的系统误差都在较低水平。通过实验测试,系统可以实现±10°摆角范围的测量,采样频率可达到125kHz,噪声达到0001°,系统误差最大0007°。满足了大范围、高速率、高精度的角度测量要求。     

一种新型光学探头的研制

本文提出一种新型的光学探头的设计方法，该光学探头可以同时用来测量某一镜面反射表面某一点的离面位移和两个角度。本文同时采用了一个小功率激光器为光源，一种新型的ＣＭＯＳ图象传感器为光电传感器件。通过相关分析法和数据拟合等图象处理技术，提高了整套系统的精度和分辨率。一个较为明显的优点是位移和角度的测量是互不影响的。实验证实了该方法位移测量时具有精度为±１５微米，分辨率５微米；角度测量时具有精度±２５秒，分辨率１０秒。     

数字激光散斑的L型梯度位移检测法

利用数字激光散斑图像测量物体的形变和微小位移是一种新兴的非接触测量方法,为提高这种测量方法的速度及精度,提出一种针对数字散斑图像的L型梯度位移检测法.该方法将现有的梯度算法扩展到二维空间并做变形,对散斑图像进行梯度运算,测量出位移.大量实验证明,上述算法可行,能够精确测出微小位移,且运算速度较快.     

数字散斑的边缘相关测量法

利用数字激光散斑图像测量物体的形变和微小位移是一种新兴的非接触测量方法,为提高测量速度,通过对数字散斑相关测量方法(DSCM)和激光散斑图像的特点进行研究,提出一种针对数字散斑图像的边缘相关测量法(DSMC)。该方法把移动前后的激光散斑图像像素在单方向上求和,使整幅图像的能量集中在边缘上,然后使用边缘上所形成的一维数列,通过插值和相关的方法求解激光散斑图像的位移。而激光散斑图像的位移可以反映出物体的位移或形变。理论和实验证明了该算法可行,可以大大节省数字散斑相关测量中数据处理的时间而不影响计算精度,因为此算法的运算精度主要取决于插值点的个数和散斑图像自身的综合误差。     

基于光纤位移测量的透明液体折射率测量方法

本文提出了一种基于光纤位移测量的液体折射率测量方法。首先,采用激光干涉法设计了 液体折射率测量的光学系统,并基于激光散斑消除理论,设计了针孔滤波器合理消除散斑, 提高了系统的抗干扰能力;其次,对测量系统中的位移测量方法进行分析和研究,提出了 一种光纤式位移测量方法,并设计应用反射式光纤位移传感器,取消传统的条纹计数,实 现了位移的高精度测量,其测量分辨力可达微米级;再次,采用机械位移驱动系统,驱动 光学系统元件移动来实现光程差的自动变化,其驱动分辨力可达纳米级;最后,搭建液体 折射率总体测量演示验证系统,以纯水、溶液为实验对象,其所需待测样品的容量少 于0.001ml。实验结果表明:纯水折射率 的测量精度可达1.5×10－3, 溶液折射率测量精度可达2.1×10－3,表明该测量方法可实现液体折射率的非接触、高精度 、智能测量。     

基于组合面型基准件的多参数测量方法

针对运动物体空间多维位姿检测过程繁琐、设备笨重及昂贵等问题,提出了一种可以完成运动体4个参数同时测量的光学非接触测量方法。该系统由旋转抛物面与平面构成的组合面型基准件和光学测头两部分组成。基于平面镜反射原理和组合面型基准件的面型特征,分别建立了运动轴的俯仰角、偏摆角和二维位移的角度测量模型,并完成了系统的精度评价与重复性实验。实验结果表明:该系统的测角精度为1.5,位移精度为1 m,为机床误差辨识打下了基础。     

基于相位解卷的位移测量系统

为了实现适度光反馈机制下对微位移进行测量的目的,采用了相位解卷的位移测量方法。该方法是在对系统参量C和α进行提前分离测量的基础上,通过寻找自混合干涉信号的特殊点,即峰值点、谷值点及转折点,恢复了含光反馈时的外腔相位,对外腔相位进行进一步的处理得到了外部运动物体的位移信息。仿真分析及实验结果验证了该测量方法的可行性。结果表明,对于十几微米的振动,该系统的测量误差仅为±30nm。这一结果对高精度微位移及微振动的测量是有帮助的。     

基于激光自混合干涉的高精度角度测量方法

针对光学高精度角度测量技术的需求,基于激光自混合干涉技术提出一种高精度角度测量方法。建立了激光自混合干涉技术高精度测量角度的系统模型,利用干涉条纹计数法分析出目标物体具有角度变化时,外腔长度产生的变化量,并通过激光三角法测量原理计算出目标物体旋转的角度,从而构建出精确的角度测量系统。实验结果表明:该测量系统在±0.4°角度范围内测量精度可达(±3.1×10-3)°,具有精度高、速度快等显著优势,是对现有高精度角度测量技术的一种有益补充。     

基于线结构光的大尺寸空间角度检测算法设计与实现

为了实现大尺寸空间异面角度的非接触精确测量 ,采用机器视觉的方法检测系统公 共基准与待测元素的夹角。首先, 分析了大尺寸空间角度检测系统的测量原理,沿被测元素公垂线方向应用线结构光的平面传 播特性在几米至十余米的距离内建立角度公共基准。提出了光学基准信息的提取方法。其 次,设计了待测元素的图像处理算法,采用两个视觉系统分别对标杆轴线与基准光线的夹角 进行计算。然后,为保证系统的抗干扰能 力和测量精度,研究了图像分割的在线阈值自适应选择方法,设计了具有较强抗干扰能力的 边缘提取算法和目标选择判据。最后,对系统测量精度进行了实验分析。 在物距为300mm、两测量工位的光照分别为182 lux和150lux的条件下,空间异面夹角测量重 复性精度为±0.0115°。实验表明,所设计的算法满足系统在线测量 的精度要求。     

Roll angle measurement with a large range based on the photoelectronic autocollimator

In this paper, we propose a roll angle measurement method with a large range based on the photoelectronic autocollimator. According to the corresponding relationship between the rotation position of the measured shaft and the spot position on the circular trajectory, the roll angle is calculated quickly and conveniently using a simple algorithm. Only a mirror, a coupler and a fine shaft are contained in the measurement system besides the photoelectronic autocollimator. Aiming at the terrible measurement error induced by the axis wobbly error, two measurement schemes are proposed, which are linking the fine precision shaft to the measured shaft for reducing the axis wobbly error and using the segment measurement to enlarge the radius of the circular trajectory. The experimental results show that the measurement error is decreased by ±0.38°. The roll angle error of the mechanism is ±0.14°, and the measurement precision is about ±2′. The proposed method can be widely used in the engineering fields.     

Application of optics-geometrical method in short-range optical radar

The paper describes application of optics-geometrical method in short-range optical radar for measuring reflection characteristics of target and radiator’s angular energy distribution. The possibility of signal sampling in a base-type optical radar device using multi-element photoreceiver is studied as well as ways of improving precision of measurements with respect to linear coordinate up to ∼1 mm. A ratio between reflection coefficient of target’s surface and image coordinate in photoreceiver’s plane is determined. A working equation for calculating radiation pattern of radiator using the method of self-scanning of photoreceiver’s field of view with respect to its flare with precision ±0.5° with respect to angle coordinate is obtained.     

基于数字高频检相式的激光测距光学系统设计

为了改善相位差法激光测距测量精度低的现状,采用高频检相法代替模拟测相法,即数字高频检相式的激光测距光学系统来提高测距精度。实现了10MHz的激光调制频率,设计了准直透镜,给出了设计指标,利用ZEMAX软件对光束准直前后进行了对比分析,并通过实验验证了光学系统设计的可行性。结果表明,标准差最大为0.12°,重复距离精度可约达1mm,误差最大为0.09°,最小为0.011°,说明测量的重复性比较好、稳定度高,满足了精度要求,达到了提高精度的目的。     

光纤传感器在带传动参数测量中的应用

提出一种用光纤传感器测量高速旋转构件微小位移量的新方法,实现了非接触式高速、高精度的位移测量。在介绍光纤传感器测量原理的基础上,得出光强与测距之间关系式。将光强转为电压信号,建立电压商值与测距之间的拟合公式。设计V带参数测量实验台,对V带稳定运转时其在轮槽中的径向位移进行测定,进而得出V带在带轮中的轨迹,测量出滑动角的大小。针对原有V带滑动角计算公式中的不足进行优化,得出新的滑动角计算公式。对比实验结果,新公式更接近实验结果,误差更小,为V带的精确设计提供理论依据。     

光学坐标测量系统中的关键技术

光学坐标测量系统是建立在数字近景摄影测量技术基础上的一种新型精密测量系统，具有便携性好、精度高、测量范围大、受环境干扰小等优点，适合工业工程的现场测量。针对工业现场精密测量的需求，对摄像机模型进行了分析，提出了摄像机残差修正问题，给出了修正方法及基于双目立体视觉原理的通用坐标测量数学模型。搭建了完整的光学坐标测量系统，测量精度优于±0.1 mm/m。     

Incident angle of parallel light measurements based on optical vernier principle

The incident angle of a parallel light beam is hard to measure accurately under the requirement of both high precision and large measurement range. A solution based on the optical vernier principle is presented, and a corresponding measuring device is given. Compared with the former method, the suggested apparatus realizes high accuracy in a larger measurement range. The experiments on the designed apparatus show a high precision of better than 0.02° in a measurement range of ±64° and the experimental results are in accordance with analytical results in theory. The invented apparatus can be widely used in many technical areas such as aerospace, precision measurement and automatic control.     

一种新型光纤传感器的应用研究

光纤传感技术以其一系列的优势而倍受人们广泛关注．在本文中，基于迈克尔孙干涉的原理，介绍了一种新颖的光纤传感器；描述了应用该传感系统对液体表面张力进行非接触测量．实验结果比传统测量方法精度大大提高．该传感系统结构简单、抗干扰能力强，测量精度高．文中介绍的测量方法克服了传统测量方法的缺陷，提高了测试精度，拓宽了光纤传感技术的应用范围。