基于锥光偏振全息测量法的自由曲面零件的光学非接触式自动检测

为了解决测量复杂自由曲面零件的速度和精度问题,提出一种基于锥光偏振全息测量方法的自动检测系统.该系统在5自由度自动定位系统的支持下,根据零件的三维CAD模型实现了对自由曲面零件的自动检测.文章介绍了锥光偏振全息测量法的原理,对系统进行了详细描述,讨论了系统基于CAD模型的检测规划及其优化算法,并介绍了相关的自由曲面叶片零件测量的实验结果.     

结构光法在液位监控系统中的应用

针对超声液面检测技术中存在的问题介绍了激光结构光法的测量原理、计算公式和应用特点。结合应用实例具体叙述了液面监控和自动调节系统的结构、组成部分，系统工作原理，液位计算方法和阀门开闭控制，并给出了监控程序流程图。     

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。     

基于WMPS的飞机大部件对接测控技术

现有的飞机大部件对接系统主要利用激光跟踪仪对部件位姿进行测量定位,可以达到较高精度.但由于激光跟踪仪每次只能测量一个靶球,故在效率上满足不了对接需求.工作空间测量定位系统(WMPS,Workspace Measuring and Positioning System)作为一种新型的、采用光平面交会原理的大尺寸三维坐标测量系统,具有测量精度高、测量效率高、测量范围大等特点,在大尺寸数字化测量及装配等领域具有重要应用价值.提出了一种基于wMPS系统进行飞机大部件对接的测控技术,能够同时满足对接过程中测量精度和测量效率的要求.     

非接触式激光测量系统平台的搭建与实现

零件三维逆向工程对当今的机械制造业具有重大意义,其中,三维表面数据测量是三维模型重建的前提,即是逆向工程的关键步骤之一.而非接触式激光测量技术是今后逆向工程中三维表面数据获取的发展趋势.基于光学三角法测量原理.本文设计了一种非接触式激光测量系统平台,包括主要硬件的选取、硬件系统搭建和VC 软件系统设计.通过一个凹槽零件的实验测量.得到了零件的形状数据,验证了该测量系统的可行性.     

基于激光扫描的脚型测量系统关键技术及可靠性研究

针对脚型参数低成本高可靠性自动测量问题,研制了一种基于激光扫描的脚型测量系统。该系统主要由线结构激光源、CMOS摄像头、扫描机构及其控制软件组成。采用最小面积外接矩形法、最大方差分割法以及灰度重心法等图像处理方法,实现了摄像头标定、足底扫描图像处理和足面线结构光图像处理等系统关键技术。为验证系统的可靠性及精度,46名志愿者应征参与到实验中,运用统计学方法,统计分析脚型参数的可靠性。研究结果表明,该脚型测量系统具有很好的可靠性和精度,满足脚型测量的需求。     

基于TDC-GP2的激光测距飞行时闻测量系统

在激光盘煤测量系统中,激光飞行时间的测量是影响整个系统精度的关键因素。文章基于高精度时间间隔测量芯片TDC-GP2设计了一种用于激光盘煤测量系统中的激光飞行时间间隔测量系统,介绍了TDC-GP2激光测距原理,给出了系统硬件及软件设计。试验结果表明,该系统结构简单、测量精度高,具有较高的可行性。     

基于TDC-GP2的激光测距飞行时间测量系统

在激光盘煤测量系统中,激光飞行时间的测量是影响整个系统精度的关键因素。文章基于高精度时间间隔测量芯片TDC-GP2设计了一种用于激光盘煤测量系统中的激光飞行时间间隔测量系统,介绍了TDC-GP2激光测距原理,给出了系统硬件及软件设计。试验结果表明,该系统结构简单、测量精度高,具有较高的可行性。     

三视角线激光三维人体尺寸视觉测量系统的研究

针对服装行业中大批量量身定制,满足不同体格的人体尺寸测量需求,实现测量生产一体化,研究并实现了采用三视角线激光结构光的三维人体尺寸测量系统;该系统采用张氏标定法标定多个摄像机,并将求得的标定矩阵统一到一个摄像机下,然后对采集得到的扫描光条图像进行滤波去噪,光条细化等处理,最后实现测量目标的三维重构;实验结果表明,该系统成本较低,操作简便,测量精度能够满足制衣用人体尺寸的要求,具有较高的性价比,有广阔的市场前景。     

基于光源扫描的三角法位移测量方法

对激光三角法测量位移的几种光路布局方案及其特点进行了比较,在此基础上,提出了一种新的基于光源扫描的三角法激光位移测量方法,阐述了激光三角法测量原理,并设计了相应的测量系统,分析了影响系统精度的因素。理论分析可知,该系统的测量分辨力可达到1.5×10-5m。实验结果表明:此系统有很强的实用性,测量范围为0mm~10m,适用于工业生产。     

非接触式喷嘴旋流槽测量系统的搭建与实现

针对航空发动机燃油喷嘴组件的旋流槽特征的精密快速检测难题,本文采用锥光偏振全息采样技术与多轴联动定位技术相结合的方式,搭建了非接触式的喷嘴旋流槽测量系统,可以实现喷嘴旋流槽的槽深、旋流角度和槽宽等几何参数的扫描测量。该系统主要由机械本体、光学测头、运动控制系统和喷嘴专用夹具等构成,其机械本体设计为紧凑的立柱式结构,运动机构包括三个直线轴和一个回转轴,控制系统采用主流工控机与通用坐标测量机控制器相结合的二级位置闭环数字复合控制方式,并应用高精度的免校准加工及检测专用夹具来实现被测喷嘴零件的安装和定位。最后,应用该系统对某喷嘴样件的旋流槽特征进行了多次重复测量。实验结果表明,本文所搭建的非接触式喷嘴旋流槽测量系统能够完成既定的测量任务,而且系统的重复性测量精度能够满足检测任务需求,因而可以作为一项喷嘴结构尺寸检测的技术解决方案。     

机抖激光陀螺稳频控制技术的研究

激光陀螺的工作中心频率作为激光陀螺的工作计量基准,其频率的稳定性直接影响激光陀螺的测量精度。稳定激光陀螺工作中心频率最有效的方法是采用主动腔长补偿控制。在介绍了腔长控制原理和方法基础上,提出将激光陀螺输出光强信号进行交直流分量分离独立控制的方法,并给出系统的硬件设计框图,最后介绍了软件设计流程。测试结果表明漂移均方差在0.4°/h以内,满足系统的使用要求。     

彩色全息压缩重构

压缩全息搭起Gabor全息和压缩感知(Compressed sensing, CS)理论之间的桥梁, 特别适合从单帧二维全息测量数据中重建三维对象, 是一种新兴的三维重建技术. 本文将压缩全息方法从单波长情形推广到多波长, 提出一种基于三维总变分稀疏模型的改进彩色全息压缩成像方法, 建立多波长情形下的压缩测量模型. 该方法利用对象的稀疏先验知识, 从单帧二维彩色全息图中重建多波长三维对象, 有效地实现孪生像的抑制和多层切片相互之间的散焦图像对重建质量的影响. 数值实验结果验证了本文提出方法的有效性.     

水听器一致性对材料声反射系数全息反演精度的影响

采用近场声全息（ NAH）法进行材料声反射系数测试时,一般采用水听器阵列进行全息数据采集。针对阵元通道之间的幅度和相位一致性对全息反演结果的影响,在不同扫描方式下进行了仿真分析。根据仿真结果,建议采用水听器阵单面隔行的扫描方式进行测量。利用耦合腔校准方法对水听器阵进行通道间幅值和相位不一致性校准,并在消声水池中进行了矩形钢板的声反射系数全息测试实验。数据处理结果表明：采用经耦合腔校准后的水听器阵进行材料声反射系数测试,全息反演精度有所提高。     

Holography: Origin,development, and beyond

In this chapter, we shall discuss the origin, the development and the beyond of holography. We will show that basically there are two types of holography, namely Leith’s transmission-type and Denisyuk’s reflection-type. Nevertheless, the successful development of holography must be due to the discovery of laser. Without the discovery of a strong coherent source, holography may not have happened at all. Although the original purpose for developing holography is to produce true three-dimensional imaging, it has a much wider dimension for various applications far beyond its legacy. The text was submitted by the authors in English.     

大功率脉冲激光光斑面积的实时控制系统

讨论了大功率脉冲激光光斑面积的实时检测与控制方法,研制了采用波长532 nm的连续激光器和CCD—FPGA技术来脉冲激光光斑面积实时控制系统。实验分析了本系统的技术特性:激光光斑、CCD视频信号以及二值化信号;CCD视频信号二值化阈值为405 mV,而FPGA的控制误差范围为十进制数24;计算及标定激光光斑面积,光斑面积测量的相对误差最大为0.5%,而绝对误差在8μm2范围内。本系统可以直接应用于激光微抛光的能量密度实时控制。     

激光传感器扫描边缘系统定位方法研究

非接触式齿轮倒角测量系统物体坐标系与运动平台坐标系的系统定位是通过人工控制XY移动平台携带激光传感器运动使激光点投射到棋盘格左下角点,该方法存在一定的人为误差,增加了齿轮倒角测量的系统误差[1].提出用激光位移传感器扫描测量标定板右侧和下侧边缘突变点位置坐标来确定标定板右下角点位置坐标信息,棋盘格有效区域左下角点与标定板右下角点间的距离已知,控制XY二维运动平台运动,使激光点投射到棋盘格有效区域左下角点的位置,完成系统定位.     

基于新型传感器阵列的声全息测试分析方法研究

针对声全息技术在实际工程应用中的扫描相位误差和有限测量孔径的问题,通过改进测试阵列和算法优化两种途径对其进行分析和解决.使用基于数字麦克风的面阵进行快照法测量,代替了传统的扫描测量,规避了扫描引入的相位误差;从理论上分析了有限孔径下近场声全息重构误差产生机理,并提出了"有限孔径空间扩展+波数域迭代滤波"的声全息算法,选用简谐激励作用下四周为无限大障板的简支钢板为对象,与传统声全息算法结果对比,验证了算法的有效性,并分析了全息面数据空间补零长度和迭代循环次数对声场重构的影响;使用转子台作为被测设备,模拟已知故障,通过单参考源下传感器阵列扫描测量结果验证了算法可以准确地定位模拟故障的空间位置.     

基于CMOS激光位移传感器的板厚测量系统

为了提高板材厚度参数的测量效率和精度,本系统利用CMOS激光位移传感器,通过激光三角法实现板材厚度的测量,并利用MPC08运动控制卡控制交流伺服系统实现激光位移传感器的测量定位,同时计算机对采集数据进行分析处理、显示和存储.实验表明该系统运行稳定可靠,测量效率大幅提高.     

大功率激光加工设备实时参数检测系统

阐述了利用分光器、衰减器和热电堆检测激光功率的原理和方法,该检测方法满足了系统实时参数检测和对测量精度优于5%的要求;介绍了利用隔离器抑制激光电源产生的强共模干扰对系统影响方法和系统嵌入式硬件设计的原理和系统软件功能。