激光位移传感器在物体表面形状测量中的应用

激光位移传感器对位移的测量不仅是非接触式的测量方式,而且具有较高的精度,具有广泛的应用。本文研究了一种利用激光位移传感器测量工件上点的二维坐标,从而实现物体形状的高精度测量。通过一维电位移平台带动激光位移传感器扫描物体的表面,然后对测量的数据进行处理,进而得到物体的表面形貌。实验中采用的位移传感器分辨率为0.3μm,一维电位移平台重复定位精度高于2μm。     

高精度轴对称非球面反射镜轮廓测量方法（特邀）

为实现轴对称非球面反射镜轮廓的高精度、可溯源测量,建立了非球面测量轨迹的数学模型,提出了一种基于独立计量回路的非接触式坐标扫描测量方法。该方法采用分离式计量框架结构,有效减少了跟踪扫描模块运动对测量精度的影响;测头采用集成阵列式波片的四象限干涉测量系统,保证测头精度的同时更有利于实现复杂面形轮廓的跟踪扫描运动;设计扫描执行机构与多路激光干涉系统共基准的运动模块,实时跟踪扫描运动机构的位置信息,提高测头空间定位精度并使其测量值能溯源到“米”定义。搭建测量装置测试该方法的准确测量精度,试验结果表明,测量误差小于0.2 μm,重复性精度为70 nm,测量精度达到亚微米级。     

双激光位移传感器组合测头的光轴共线调校法

针对大型工件内尺寸高精度在机测量难题,介 绍了一种双激光位移传感器组合定值比较测头, 其功能可类比一把非接触式“内径千分尺”,能实现快速、无损、高精度和自动化测量。测 头在使用前,需 保持两束激光的光轴重合,而分立的激光束是否满足这种位姿关系一般难以确定。针对此问 题,分析 了光轴位姿误差对检测精度的影响,给出了允差值,提出了一种激光光轴共线性测量、调整 方法。分别利用已调校和未调校的测头对标准量块进行测量,证明了调校方案切实可行。     

五维微调自动扫描装置

本文主要介绍一种精密五维微调自动扫描装置。该装置用于我所研制的国内第一套较完整、较实用的折射率分布反射法测试系统,同时还用于单模光纤模斑尺寸测量。该装置采用斜面滑块原理,结构合理,加工方便,从而使微调精度与机械稳定性均有显著提高。最小微调量从一般测微螺杆的5μm提高到0.1μm,单维扫描过程中横向摆动小于±0.3μm。被测样品(光纤及小于ф3mm的细棒)置于60°三角槽内,并用小磁铁块吸住,使装夹牢固,操作方便。样品端面与光轴垂直。一维扫描采用稳速可逆马达带动不同速比的齿轮,代替手工操作,实现自动扫描,并采用高精度位移传感器,将位移量转换成电信号,经放大后控制函数记录仪的χ轴,从而提高了测试系统的精度和自动化程度。     

多传感三维运动坐标测量技术研究

提出了一种多传感器一体化的三维坐标测量系统,系统由带有激光三角测头、显微视觉测头和接触式测头的三坐标测量机组成。设计了视觉测头和激光三角测头的像素级融合技术得到被测物体的三维表面点云,然后经过相位相关匹配算法、边缘与区域相结合的分割方法、以直线为基元的表面识别方法等一系列步骤对表面点云进行处理,最终测出被测特征的几何参数。并提出了整个测量系统以及视觉测头的自标定技术。最后使用该测量系统对一个有高精度尺寸要求的光学仪器进行测量,重复性精度可达1．2μm。     

工件特征在机测量的关键误差分析与补偿研究

针对激光在机测量工件特征时的测量精度问题,对测量系统的关键误差影响因素及补偿应用进行了研究。使用激光位移传感器作为测量工具对工件特征进行在机测量时,测量结果受激光位移传感器倾斜误差和数控机床几何误差影响。为了校正激光位移传感器在物面倾斜时引起的测量误差,设计了倾斜误差试验,利用勒让德多项式对倾斜误差进行了建模和补偿,补偿后倾斜误差可减小至±0.025 mm以内。针对不动式激光在机测量时数控机床线性轴几何误差对测量结果的影响,设计了球杆仪倾斜安装试验,利用参数化建模的方式对X轴和Y轴的几何误差进行了解耦。最后根据建立的倾斜误差与几何误差模型,对工件特征的在机测量结果进行了补偿。结果表明,对工件特征在机测量结果进行误差补偿后,线性尺寸测量误差小于0.05 mm,角度测量误差小于0.08°,相较于补偿前在机测量精度明显提高。     

一种测量液压阻尼器轴向位移的方法

为提高飞行测试安全,满足测试需要,设计了基于激光鼠标传感器的非接触式位移测量系统。给出了测量系统的硬件和软件总体设计,系统以ADNS-9800激光鼠标传感器为核心,对阻尼器的轴向位移进行实时测量;以8051核微处理器STC15W1K16S为控制核心,实现测量数据的传输和激光鼠标传感器的上电复位控制。实验证明,该系统的测量误差在0.2%以内,能够满足飞行测试的要求。     

核燃料芯块几何尺寸同步测量系统研究

几何尺寸和密度是影响核燃料燃烧效率和安全使用的重要因素。针对核燃料芯块的特殊性,研制了芯块几何尺寸、密度等多参数集成测量系统。该系统通过光学非接触法对芯块的高度和直径进行二维同步高精度测量,同时使用重量传感器测量重量,进而获取芯块密度参数。文中还对测量原理误差和系统误差进行了分析。实际测量结果表明,该系统相对于接触式测量,具有速度更快,精度更高,操作方便等优点,并可实现数据的同步采集、实时显示、处理、远程存储及超差提示、报表、系统设置、用户管理和权限设置等功能。     

双激光位移传感器测厚实验装置的研制

利用2个激光位移传感器搭建非接触在线测厚实验装置,设计编写了厚度测量软件,软件通过串口实时采集传感器数据,输出被测样品厚度。装置的测量范围为0.1 mm~10 mm,测量精确度为±25μm。用厚度标准尺作为样品,对装置进行标定后,采用不同厚度的样品,进行了静态和动态的厚度测量实验。分析了误差来源及解决办法,为后期精密、实用的冷轧钢板非接触式在线测厚系统的研制奠定了基础。     

可调整光程的激光测长机

为进一步提高激光测长机的测量精度及可靠性,满足高精度长度尺寸的计量检定要求,研制了一种可调整光程的激光测长机。采用激光干涉仪作为测量基准,结构设计符合阿贝原则,同时,可根据被测长度的大小调整激光干涉仪和测量组件的安装位置,提高了测量准确度。并对影响激光测长机测量准确度的误差进行了不确定度分析。实验结果表明,该激光测长机的测量准确度达到了±(0.5μm+1.5×10-6L),测量重复性为0.2μm。满足高测量精度及高可靠性等技术指标要求。     

激光雷达坐标测量系统的测角误差分析

为了精确地设计激光雷达坐标测量系统仪器,在研究激光雷达坐标测量系统测量原理和结构的基础上,建立了引入两轴垂直度误差、反射镜倾斜误差和反射镜入射激光束倾斜误差这3项主要系统误差的测角误差模型。由理论分析可知,在距离10m处,这3项系统误差各自引入的单点坐标测量误差最大值分别为124.1m,447.9m和242.4m。结果表明,在激光雷达坐标测量系统设计中,为保证在大空间测量中仍有很高测量精度,必须严格控制两轴垂直度误差、反射镜倾斜误差和反射镜入射激光束倾斜误差,并根据建立的误差模型进行参量标定和误差补偿。     

高反射率测量中的测量精度与误差分析

本文介绍了在研制红外高反射率测量仪过程中分析测量精度和误差的方法,使其总体性能达到并超过了预期的研制要求。     

Studies on measuring software

A quality control workshop prototype based on a quantitative approach which is operational from the validation phase was developed. Several telecommunications software systems were analyzed, particularly those areas pertaining to complexity and reliability. The workshop, the methods use to collect, handle, and analyze data, and the tools employed are described. The results allow evaluation of tool usefulness, pertinence of metrics, and validation of the reliability model. It is noted that the research carried out will lead to the application and evaluation of software quality assurance plans and to the evaluation of current beliefs concerning validity, efficiency, and costs     

用于表面粗糙度检测的双波长光纤传感器研究

论述了用于表面粗糙度测量的双波长光纤传感器的工作原理和实验装置，实验结果表明该系统具有线性好、抗干扰性强、测量精度高、可测微小面积等特点。推导了该传感器系统的测量误差公式，数值计算了温度变化造成的测量误差并据此做出了温度一测量误差关系曲线，分析了双波长传感器方案对于温度误差的改善程度。     

紫外扫描线宽测量系统的研究

设计了一套紫外光学线宽测量系统用于微纳线宽、栅格的测量。在原有深紫外显微镜的基础上,设计了新的探测光路,在成像面设置针孔接收来自样品的光信号,用样品扫描方式来得到样品轮廓。该装置使用紫外光学检测设备减小对象的衍射尺寸,提高检测分辨率,使用激光干涉仪对被测线宽进行溯源。用白光CCD图像实现自动聚焦,确定待测线宽样板平面位置。采用压电陶瓷纳米台在轴向采取序列图像,用聚焦评价函数来判定聚焦清晰度。通过对多种自动聚焦算法性能的比较,采用小波分解自动聚焦算法。确定了紫外成像系统的小波基、分解层数、小波消失矩等参数。     

发射功率的测量方法

发射功率是无线电发射设备的主要技术指标，也是无线电管理部门需要检测的技术指标之一。本文主要介绍几种发射功率的测量方法。     

基于MEMS技术的加速度测量组合装置

在研究基于MEMS技术的叉指式硅微型加速度计工作原理的基础上,制订了加速度二维测量组合装置的系统方案,设计了系统电路,研制和开发系统装置,讨论了系统抗干扰问题。最后,通过单片机及VB串口通信编程,实现装置与计算机的实时串口通信,直观地展现了加速度及位移的变化规律。