基于激光三角法的传感器设计

介绍了一种基于激光三角法原理的光学传感器的设计.该传感器由CCD摄像机和激光器组成,主要用于测量路面的平整度.实验结果得出的最初原形显示此传感器在竖直方向的测量范围可达到1 100 mm,横向测量范围达1 300 mm.横向平均绝对误差约为0.05 mm;纵向平均绝对误差约为0.08mm.这种传感器具有测量范围大,精度高,且能工作于条件苛刻的环境等优点.     

激光三角法测距传感器的参数优化

为了使激光三角测距传感器适应漫反射较弱的光滑被测表面,提高测量精度,分析了工作角取值对漫反射光采集的影响,以及成像系统参考点处垂轴放大率与光学分辨率的关系,对传感器的结构参数进行了优化.实验结果表明:对于表面粗糙度Ra小于0.8μm的被测面,工作角取值不应大于40°以保证成像质量;在成像良好的情况下,参考点的垂轴放大率越大,系统测量精度越高,实验系统在60 mm工作距下测量误差小于5μm.     

基于线阵CCD的新型微位移传感器的研究

常用的激光三角法微位移传感器适用于直线位移测量,不适用于微小角位移的动态测量.因此研制了一种新型的基于线阵CCD的微小角位移传感器,采用平行光斜射式激光三角法,由准直透镜、聚焦透镜及光栏等光学器件、高速线阵CCD及由CPLD、信号发生电路和采样保持电路等构成的实时信号处理电路组成,具有结构简单,线性度好,灵敏度高,测量频率高,分辨率高和实时性好等特点;介绍了其结构和工作原理,实验测试其特性,并将其应用于高频电-机械转换器动态特性的测量.研究表明该传感器的最大量程为0.2rad,分辨率为0.0002rad,最高测量频率为10 kHz,可应用于高频电-机械转换器等元件的微小角位移的特性的动态检测.     

基于激光三角法的大内径测量系统

为了实现工业大尺寸内径参数的测量,这里设计了一套基于激光三角法的大尺寸内径精密检测系统;首先,通过TMS320F2812采集激光位移传感器的相对位移;然后,通过Zigbee无线模块实现DSP与PC机之间的数据与控制通讯,同时将极坐标下的位移量转化到直角坐标系下,最后通过最小平方中值法剔除粗大误差,然后用最小二乘法得到内径参数,使其平均误差是常规最小二乘法1/6,并且对激光位移传感器的倾斜误差以及测量臂的偏心误差提出了校正和补偿方案,提高了系统的精度.     

激光三角法测距传感器的设计与实现

介绍了激光三角法测距的基本原理，利用新型位敏元件ＰＳＤ设计并实现了一种高分辨率，大量程的测距传感器，并对不同条件下的测试结果进行了分析。     

基于激光线扫描传感器的大自由曲面测量系统

大型自由曲面的测量对于逆向工程、产品质量检测等具有重要意义.基于激光线扫描传感器与可大范围运动的工业机器人手臂,提出了一种非接触、高效率的测量方法.论述了测量系统的原理与组成结构,研究了自由曲面的数据处理技术,着重分析了系统所采用的点云拼合方法.实验结果表明:该方法能够实现较高精度的测量,对大型自由曲面的测量效果也较为理想.     

利用PSD提高激光三角法在线测量的精度

介绍了一种新型光点位置传感器（ＰＳＤ）的工作原理与特点，叙述ＰＳＤ在激光三角法测量位置的应用，还介绍系统的总体设计及各单元工作原理，提出了ＰＳＤ在应用中存在的问题及对策。     

基于DSP增益可控的光刻机测高电路的设计研究

介绍了激光三角法高度测量技术和基于数字信号处理器DSP与线阵CCD的激光高度测量系统。采用比例恒流源和镜像恒流源组合,设计了输出功率稳定可调的激光二极管驱动电路和线阵CCD的驱动电路,借助DSP定时器周期调节灵活的优点,方便地调节光积分时间来提高信号质量。针对光刻工艺中不同的测量对象表面的光学特征,自动进行激光二极管增益控制和光积分时间调节,提高测量的适应性和测量效率。     

激光线扫式形貌测量机器人的标定研究

为能够高效、高精度的获取大型自由曲面物体的形貌,研究了基于通用工业机器人和激光线扫描传感器的测量方法。论述了激光线扫式形貌测量系统的原理与结构,利用标准球及优化算法实现了机器人和激光扫描传感器位姿关系的精确解算,并针对机器人运动学误差对系统测量影响较大,通过对机器人运动学参数的修正有效减小了机器人的绝对定位误差。实验和分析结果表明,经标定和运动学参数校正后的测量系统对标准球的测量能达到较高精度,为采集高精度三维点云提供了保证。     

基于CCD传感器的砂轮轮廓测量系统设计

为实现激光修整砂轮过程中的砂轮轮廓测量,分析了激光三角法的测量原理,并选用基于三角法的CCD激光位移传感器、精密电控移动平台和数字信号处理器(DSP)等搭建了砂轮轮廓测量系统。系统采用DSP设计传感器控制和数据处理电路,以实现其在激光修整砂轮过程中的应用。传感器测量精度验证实验和激光修整砂轮实验结果表明:CCD位移传感器的测量精度达7μm,所设计的轮廓测量系统能准确测量出砂轮轮廓,并成功应用于激光修整砂轮系统,具有良好的实用价值和应用前景。     

激光三角测距中光斑细分定位方法研究

介绍了激光三角测距传感器的基本工作原理和激光光斑成像噪声处理的主要方法,将平方加权质心法应用于激光在CCD中成像的细分定位,并与传统质心法、多项式插值法和高斯曲线拟合法进行了较为系统的比较;通过实验表明,平方加权质心法是一种较为理想的细分定位方法,不仅简单、易于实现,而且具有更高的定位精度以及抗噪声的能力。     

基于空间多边形三角剖分的曲面分割求交算法

针对传统曲面分割求交方法存在的平面片的选取、遗漏部分交线段以及交线间断 的问题,提出一种基于空间多边形三角剖分的曲面分割求交算法。以等深度分割方法为基础, 避免了交线不连续的问题,当分割达到一定层次时以空间多边形近似曲面片,并对空间多边形 进行三角剖分,以三角形对的交线近似空间多边形之间的交线,进而以空间多边形的交线近似 曲面片的交线,最终得到相交曲面之间的交线。利用曲面片轮廓构造出的空间多边形更加接近 曲面片的真实形状,提高了逼近精度,同时对空间多边形进行三角剖分,提高了求交精度,进 而降低了丢失交线的可能性。实验验证了该算法比传统的分割法更加精确。     

基于映射法和Delaunay方法的曲面三角网格划分算法

提出一种曲面三角网格划分算法，该算法在曲面参数域中生成Delaunay类型的网格，然后将其映射到空间曲面，为了抵消映射过程中变形的影响，采用空椭圆准则代替传统的空间准则，并给出椭圆的构造算法以及椭圆圆心的定位方法，这些方法充分考虑到映射变形和求解速度，实验结果表明，该算法生成满意的曲面网格，具有一定的应用价值。     

基于线性补偿的测距传感器结构设计与参数优化

本文分析了传统的三角法结构和原理,传统的三角法测量虽然测量精度较高,但是测量范围小,为此引出了新的设计方案,推导出了测距方程表达式,并对其参数进行了优化,此结构与传统三角法结构相比,在不改变线阵CCD传感器尺寸的情况下,适当改变各参数的大小可大大提高测量范围.由于各参数之间的约束关系及三角法的结构造成在大量程测量时线性...     

Laser triangulation sensor and six axes anthropomorphic robot manipulator modelling for the measurement of complex geometry products

A laser triangulation sensor and six-axis manipulator mathematical modeling for the measurement of complex geometry parts will be outlined in the article. The integrated system model is showed covering the laser triangulation sensor, the geometry of the manipulator and the relative positions of the components during the measurement process. The method to calibrate the sensor and relate the positions of the sensor and the robot is explained in this work. The measurement process is carried out with the parameters calculated with this method and the nominal parameters of the robot. Finally, plane surfaces with holes and termination of tubes placed in different orientations will be measured; the accuracy of the integrated system (sensor and robot) will be presented as well.     

基于平晶的非线性激光扫描直径测量系统

设计了一种基于平晶扫描的轴类零件直径测量系统。激光透射旋转的平晶产生扫描平行光,扫描光偏移光轴的距离是入射角及平晶自身参数的非线性函数,光电检测及计时电路获得测量周期和对应被测工件边缘的信号跳变时间,根据时间与转动角度的比例关系将所得时间量换算成入射角度,最终实现直径测量。利用刀口法进行标定实验,分别采用参数拟合法和RBF神经网络法确定实际非线性测量方程,完成了各测头的标定,进一步实现多测头系统标定,在100 mm的测量范围内,3σ重复性误差为0.006 mm,测量误差为±0.010 mm。     

基于标准圆柱的线激光轮廓扫描机器人手眼标定方法

在搭载线激光轮廓传感器的机器人平台手眼标定问题中,依靠线激光轮廓传感器输出的2维点云信息进行标定,存在标定过程复杂、标定精度低的缺点。本文针对这些问题,提出一种基于圆柱侧面约束的手眼标定方法。通过改变扫描机器人末端位姿,获得不同位姿下圆柱侧面扫描数据。对于激光平面与圆柱侧面相交得到的椭圆轮廓,利用随机抽样一致性（RANSAC）算法得到椭圆轮廓中心点坐标。利用椭圆轮廓的估计中心点到圆柱中轴线的距离建立约束优化方程,将手眼标定问题转化为约束优化问题。利用粒子群优化（PSO）算法和广义拉格朗日乘子法的融合算法求解约束优化问题,得到手眼标定的变换矩阵。最后基于所提方法进行模拟仿真和扫描重建试验。分别讨论了标定数据误差、标定参照物位置和标定参数初始值对标定结果的影响,并验证了手眼标定精度。结果表明,该方法不受标定参照物位置和标定参数初始值的影响,具有操作简单、通用性强、标定精度高等特点,标定精度在0.15mm以内,适合现场标定。     

扫描激光线源技术检测金属表面缺陷位置实验研究

利用扫描激光线源(Scaing Laser Line Source,SLLS)技术,提出一种金属表面缺陷位置检测方法,并搭建实验平台,实验研究该检测方法对金属表面缺陷位置的检测效果。方法中利用扫描激光线源技术对样品表面进行扫查,在样品内部激发超声信号,采用双波混合干涉方法实现对激发信号的探测,根据激发的瑞利波和反射回波与缺陷位置的关系,确定激发点和探测点到缺陷的距离,从而确定缺陷的位置。实验研究中分别以线源位置和探测点位置为基点确定缺陷位置,结果表明以探测点位置确定缺陷位置时,定位相对误差为0.23%。