激光跟踪测距中的测量检验技术

介绍了利用半导体光源可达秒级的激光跟踪误差斜率曲线测量系统，阵列式激光光束光强分布测试仪和与激光跟踪测距接收机数据采集与处理的接口和打印，Ｉ／Ｏ接口等。成为激光中开程任务设备装配检验和测量的依托手段，给出误差斜率曲线的测试结果。     

小型激光角跟踪测量系统

介绍利用 1 .0 64μm半导体光源 ,阵列式激光光束光强分布测试仪 ,秒级的方位、俯仰旋转平台 ,接收数据的采集、分析等仪器 ,组成了小型的激光跟踪测量系统 ,成为激光角跟踪测量设备检验与测量的依托手段 ,并给出误差斜率曲线与测试结果。     

机器人位姿测量中激光跟踪仪布局位置研究

应用激光跟踪仪进行机器人位姿测量时,为了减小激光跟踪仪分布位置对测量结果的影响,对激光跟踪仪布局位置开展优化。以ABB IRB1410型机器人为研究对象,规划了其测量区域。通过构建激光跟踪仪误差传递函数,对激光跟踪仪测距误差、测角误差对整体坐标测量精度影响进行分析。通过仿真分析研究了激光跟踪仪不同分布位置下机器人测量区域内测量点整体偏差的分布规律。通过构建激光跟踪仪布局评价函数并基于MATLAB无约束线性优化算法确定了激光跟踪仪最优布局位置主要位于测量区域中心轴线及其延长线附近,并对最优位置相邻区域整体测量偏差的分布规律进行了分析,为机器人现场测量提供一定的参考依据。     

基于LabVIEW的激光器斜率效率自动测试系统

为了能快速方便地测量半导体激光器的斜率效率,利用虚拟仪器技术,设计了斜率效率自动测试系统.计算机通过RS-232接口向半导体激光器发送控制命令字符,按照一定电流步长不断改变激光器的输出功率,控制AD采样电路读取激光功率计的读数.然后将激光器的驱动电流值和功率计读数存储下来,并进行曲线拟合,计算得到激光器的斜率效率值.得到的结果与激光器说明书的标称值基本一致.     

面向特大齿轮的激光跟踪测量精度提升方法

为实现特大齿轮激光跟踪测量精度的提升,采用激光跟踪仪与柔性关节坐标测量臂相结合的测量方式,建立了基于激光跟踪多边测量方法的特大齿轮组合式测量网络。采用柔性关节坐标测量臂蛙跳技术确定激光跟踪仪全局坐标系与柔性关节坐标测量臂坐标系之间的坐标转换关系,实现不同站位下测量臂测量数据的空间配准。引入激光跟踪仪多边测量方法,摒弃其角度测量模块,建立激光跟踪多边测量位置参数标定模型,通过测量冗余数据并对其进行L-M优化迭代,以提高激光跟踪仪的全局控制精度。对建立的组合式测量网络进行仿真实验,分析对比测量数据,组合式测量网络的测量误差平均值为0.007 mm,误差标准差为0.004 mm,相同条件下,使用激光跟踪仪直接测量方法的测量误差平均值为0.044 mm。仿真实验分析表明,该方法显著提升了测量精度,满足了特大齿轮现场齿形测量的要求,具有较好的理论与工程应用价值。     

基于PSD的微位移测量系统研究

为了提高激光跟踪仪的跟踪精度,改善激光跟踪仪性能,根据测量光斑在PSD上的坐标可实现光斑位移测量的原理,研究了提高微位移测量精度的方法,设计出一种由PSD传感器、ADS8556模数转换器和TMS320F28335数字信号处理器构成的高性能微位移测量系统.该系统在硬件设计中引入二阶有源低通滤波器消除了部分噪声干扰;在软件设计中通过误差补偿和数字滤波进一步提高了数据可靠性.加入抗干扰设计后,获得的二维坐标波动量峰峰值均在6μm以内.实验表明,该系统可获得高精度的光斑坐标,为激光跟踪仪精密跟踪奠定良好基础.     

激光测量技术在天线近场系统中的应用

借助于先进的激光测量技术．可对天线近场测量系统的定位误差进行精确测量并加以校正。基于对扫描架机械误差源的分析，本文叙述了线性激光测量方法，介绍了激光跟踪系统的应用原理及前景，提出了利用激光测量数据进行定位误差校正的基本思路。     

面向激光追踪测量系统二维回转轴系的误差分析及精度保证

为实现对数控装备测量精度的快速检测,面向激光追踪测量系统设计了一套二维万向节式回转轴系。将高精度标准球作为反射单元固定安装在基座上,保证了激光追踪测量系统具有较大的跟踪角度,同时避免了轴系回转时的窜动和游动对测量结果的影响。分析了轴系结构中主要几何误差对激光追踪测量系统测量精度的影响,研究了轴系跳动误差与测量精度的关系,并简化了轴系跳动误差模型。实验结果表明,当轴系跳动误差在±5μm以内时,由该误差引起的激光追踪测量系统的测量误差不足0.1μm,保证了激光追踪测量系统具有消除跳动误差影响的能力。     

采用相位法的激光跟踪系统设计

为提高激光跟踪精确度,采用相位法改进激光跟踪系统,发射机采用正弦信号调制激光功率,接收电路采用四象限雪崩光电二极管(APD)检测激光回波,通过快速傅里叶变换(FFT)计算失调角,稳定平台保持视轴稳定,并根据失调角跟踪目标。失调角误差是跟踪误差的主要因素之一,与信噪比和数据长度成反比,系统通过滤波、高速采样提高测量精确度。仿真时载体扰动幅度为5°,信噪比为0 dB,干扰信号为目标信号的100倍,系统能准确识别目标,跟踪误差为0.033°,表明基于相位法的跟踪系统具有多目标、高精确度跟踪能力。     

10.6μm斯塔克效应稳频实验

本文从NH_2D气体的高斯线型出发,推导出探测器输出误差信号的表示式。采用计算机对误差信号表示式进行处理,得到了误差信号的数值解,由计算机分析出的基波,二次谐波分量和鉴频曲线与实验观察结果相符。测量了斯塔克盒偏压与吸收线中心频率的关系曲线,其曲线斜率与理论计算结果基本一致。文中还测试了斯塔克盒的巴邢曲线,优     

基于球心拟合的多边激光跟踪系统自标定方法

随着大尺寸工件和设备的制造加工以及装配的精度要求提高,对工件加工装配过程进行测量的测量系统精度要求也有所提高。多边法激光跟踪三维坐标测量系统只利用距离测量数据解算空间点坐标,能够避免激光跟踪仪角度测量带来的误差。文中提出了一种通过在跟踪仪测头挂载夹具进行球心拟合来获取跟踪仪测量原点的方式进行系统自标定,并辅以移站的方式,可使用两台激光跟踪仪构建四站多边法激光跟踪三维坐标测量系统。另外,文中还尝试了三站系统的构建。实验证明,四站系统将对标称长度1000.943 mm位于约20 m处的标准尺长度测量误差由最大110 μm减小至28 μm,三站系统将对标称长度969.045 mm位于约7.5 m处的标准尺长度的测量误差由最大67 μm减小至21 μm,相较于单台跟踪仪提高了精度,相较于传统多边系统降低了测站数量和成本,能够在工业现场实现高精度三维坐标测量。     

基于激光图像的轮对踏面磨耗动态测量

为了实现铁路货车轮对踏面磨耗动态测量,建立了基于激光图像的踏面磨耗检测系统。对该系统中踏面磨耗动态测量方法进行了研究。首先,采用基于量子粒子群优化算法的二维最大相关准则法进行图像分割。然后,采用基于形态学的细化算法和爬虫跟踪法组合的方法提取中心线。接着,采用基于多项式的空间坐标变换算法和双线性插值算法组合的方法对畸变的曲线进行校正。最后,采用曲线匹配技术匹配标准曲线和磨耗曲线。实验结果表明:系统对踏面磨耗的测量误差小于0.2 mm,检测时间2.1 s,满足车辆段修现场使用要求。     

基于多分辨率动态轮廓线的面积测量与跟踪方法

提出了一种基于多分辨率动态轮廓线的物体表面积测量方法。该方法使用光电式图像瞄准系统采集被测物体的目标图像并构造该图像的高斯金字塔,并采用了多分辨率动态轮廓线且使其由初始位置向目标轮廓边缘收敛;根据基于B样条封闭曲线面积与形心公式,准确计算出图像的目标面积与形心;再利用形心自标定技术、图像目标形心以及双频激光器测量出像素的尺寸当量,从而准确测量出真实物体的表面积。实验表明,在动态轮廓线控制点数目为20时,其单次测量误差达到了±0.2%。与单分辨率动态轮廓线面积测量方法相比,该方法具有鲁棒性强,平均值误差、单次测量误差及重复性误差小等优点。将该方法应用于基于红外与可见光图像融合的运动目标跟踪过程的实验表明,它不仅具有很好的跟踪准确性,而且能够跟踪快速运动的目标。     

单模光纤章动跟踪耦合系统设计

在光纤激光通信系统中,为了克服准误差、随机角抖动误差、大气湍流像差对单模光纤耦合效率的影响,本文设计了单模光纤章动跟踪耦合系统。首先基于模场匹配原理,分析了径向偏差和光斑大小对耦合效率的影响。其次在理论分析的基础上,对激光章动跟踪系统进行了设计,主要包括激光器、准直镜、快速反射镜、耦合透镜以及光电探测器,并以光电探测器的能量反馈完成了激光章动跟踪算法设计。最后搭建了实验平台,对系统进行了实验测试。通过实验测试得到,在激光章动跟踪时单模光纤的耦合效率为53.5%,并测试了径向偏差以及光斑大小对耦合效率的影响,得到了相应的曲线。耦合效率满足系统要求,并且实验测试曲线与理论分析的仿真曲线基本一致。     

天线差斜率对测量雷达测角精度的影响

对于精密跟踪测量雷达,系统的威力和跟踪精度是天线设计时考虑的两个重点。在天线设计中,威力主要由天线的和增益保证,而精度主要是由雷达天线的归一化差斜率保证,即天线归一化差斜率是影响精密跟踪测量雷达测角精度的重要因素。文中着重阐述了差斜率的定义以及差斜率对系统精度的影响进行了分析;然后结合实际情况,分析了五喇叭馈源差斜率对系统精度的影响情况,最后提出了馈源优化的措施,并且检验了馈源优化后的系统角度随机误差,满足雷达设计要求。     

激光跟踪绝对测长多边法三维坐标测量系统

现今随着大型工件制造、装配需求的增加,对此类产品的制造装配精度的需求也在不断地提高。高精度的测量和控制成为制约高端制造业发展的一个重要因素。对此文中研究了一种基于激光跟踪绝对测长多边法三维坐标测量系统,该系统由四台绝对距离测量激光跟踪仪和上位机构成,既充分利用了绝对激光干涉测距的精度优势和断光续接的能力,又避免了传统激光跟踪仪角度测量带来的误差。同时,为提高自标定算法的精度,提出并研究了一种依赖距离的残差模型。通过实验表明,该系统实现了在20 m大范围空间内小于20 m的测量误差,测量不确定度为12.3 m。较之单台绝对激光跟踪仪系统的精度有很大的提升,实现了在工业现场在线、高效、精密的三维坐标测量。     

脉冲飞行时间激光测距系统中周期误差补偿

在以正弦波为测量基准信号的激光脉冲飞行时间测距系统中,由于高频信号之间的串扰或器件非线性等因素的影响,将产生脉冲飞行时间周期误差,导致测距精度降低。为此提出了一种利用测距仪在一定距离条件下的测量数据计算定时误差的方法,通过最小二乘法拟合构造出一条含误差补偿功能曲线,并将该曲线进行离散化处理,将离散化数据存入单片机内,在距离测量时以含误差补偿功能曲线作为测量基准,实现对脉冲飞行时间周期误差的补偿。该方法具有原理简单、数据可靠、操作方便等优点。所研制的激光脉冲测距仪经过误差补偿后,测距误差小于3 mm。