Fast automatic rotating laser construction based on fuzzy control

研制了一套全新的自动安平机构,以解决传统激光扫平仪无法同时兼顾安平精度、范围和速度的问题.首先,改进了传统自动安平仪器中的倾角传感器,设计了一种带有补偿环节的电子水泡以满足仪器的精度要求；其次,基于PID控制方法设计了用于实现仪器自动安平的闭环控制系统,同时引入模糊控制思想,使其达到了仪器自动安平的速度要求；最后,优化了仪器机械结构,有效增大了仪器的安平范围.实验测试结果表明,该扫平仪在-10°～+10°的安平精度达到10”,且自动安平时间小于10 s.传统的激光扫平仪相比,设计的安平仪具有安平精度高、扫描范围大和安平速度快等特点.     

激光扫平仪检测方法与调校系统

激光扫平仪是为一些工程应用提供平面或直线基准的一种便携式仪器。通过对扫平仪的扫平原理分析 ,提出并设计了一个以数字方式给出激光束空间关系的检测与校正系统 ,该系统大大提高了扫平仪的检测和校正精度和效率 ,降低了对检测空间的要求     

基于陀螺仪与伺服舵机的自动安平系统设计

针对目前传统的安平系统在实用性和适用性未能满足多方面要求,无法解决同时兼顾安平范围、调节精度和响应速度的问题,根据三轴陀螺仪传感器与伺服舵机控制原理,设计了一种新型的自动安平系统,通过三轴陀螺仪传感器检测重力加速度方向以获取倾角信息,由STM32F103系列微控制器对采集获取的数据进行了数字滤波和分析计算等处理,并结合PWM脉宽调制技术和PID算法控制伺服舵机机组,实现了双自由度的水平调节,并且对系统的机械结构进行了优化设计,有效增大了安平范围.研究结果表明,该自动安平系统在-90°～＋90°范围内的调节精度达到10′33″,水平度误差控制在0.1％～0.5％范围之内,调整时间小于2s,相对于其他安平系统,具有更低的生产成本和更高的自动化程度.     

SJ2微型激光扫平仪

北京光学仪器厂设计制造的SJ2微型激光扫平仪，不久前通过技术鉴定。激光扫平仪是一种新颖的光、机、电一体化仪器。该仪器利用现代半导体激光技术，使仪器工作时，旋转的激光束扫出一平面或直线，可进行水平面、垂直面、直线的测量，广泛适用于建筑行业的装饰、装修工程上。目前，国内外大多发展适用于高精度工程测量的精密型激光扫平仪。但对于一般精度测量且要求小巧价廉实用的工具类型扫平仪，国际上仅个别公司生产。北京光学仪器厂开发的SJZ微型激光扫平仪填补了国内市场空白。该仪器还配有一特殊的专用附件，测量时可打出水平或铅垂…     

DZS_3—1型自动安平水准仪误差分析

自动安平水准仪进行水准测量时,其主要误差来源可以归纳为仪器误差、水准尺刻划误差、读数误差(即人差)及外界条件变化而引起的测量误差等几个方面。而仪器误差是分析各级精度仪器的主要内容,以便对设计和制造仪器时有一个合理的要求,使仪器既能满足基本设计性能指标,又能最大限度地降低成本,便于成批生产,满足使用单位要求。 DZS3—1型自动安平水准仪是用于三、四等水准测量的仪器,按—机部JB2124—77水     

消息

<正> DS_3—Z_0型自动安平水准仪江苏靖江测绘仪器总厂研制成功的DS_3—Z_0型自动安平水准仪,于不久前投入批量生产。该仪器是继DS_3—Z型之后的又一新产品。它是采用国际先进标准而设计的新型自动安平水准仪。光学系统采用了三组式物镜结构,并采用屋脊棱镜转象,仪器补偿器总放大系数较小,三角极为稳定,是国内最为先进的结构之一。该仪器适用于国家三等水准测量、一般     

一个高精度自动安平水准仪方案及其分析

本文介绍了一种自动安平的光学系统——反射式外调焦,其原理简单,能达到一定的技术要求;文中还比较详细地进行了误差分析。应用该方案所试制的仪器能满足精度较高、性能较好的要求。     

激光扫平仪设计原理,误差分析及检测校正方法

随着半导体激光二极管的商品化产品，体积小、重量轻、使用方便的激光扫平仪得到很大发展。本文针对国内正在不断开发的激光扫平仪，就设计原理、产品应用和校验校正，尤其对扫平仪的误差进行了分析研究，为扫平仪的检验和校正方法提供理论根据。     

齿轮周节自动测量仪

国内外传统的齿轮周节误差检查的仪器有手动式万能测齿仪和比较先进的齿轮周节自动测量装置。由于效率太低,精度不高,或价格昂贵,应用的很少。我们经过分析国内外有关仪器的特点,结合本厂的实际,设计和制造了一种高效、经济、测量精度较高的SIZ-902A齿轮周节自动测量仪。该仪器可比万能测齿仪提高效率8倍以上;造价比国外周节自动测量装置省十分之九以上。现将该仪器介绍于下。 一、齿轮周节自动测量仪应用范围 主要应用于测量圆柱齿轮、蜗轮、插齿、剃齿刀的周节误差。也可测量直齿向误差。测量范围:模数:1.5～8;直径:30～600mm;精度:4级;…     

水泡式激光扫平仪

主要介绍了水泡式激光扫平仪的原理及其精度测试方法。     

Novel Method for Spatial Angle Measurement Based on Rotating Planar Laser Beams

Spatial angle measurement,especially the measurement of horizontal and vertical angle,is a basic method used for industrial large-scale coordinate measurement.As main equipments in use,both theodolites and laser trackers can provide very high accuracy for spatial angle measurement.However,their industrial applications are limited by low level of automation and poor parallelism.For the purpose of improving measurement efficiency,a lot of studies have been conducted and several alternative methods have been proposed.Unfortunately,all these means are either low precision or too expensive.In this paper,a novel method of spatial angle measurement based on two rotating planar laser beams is proposed and demonstrated.Photoelectric receivers placed on measured points are used to receive the rotating planner laser signals transmitted by laser transmitters.The scanning time intervals of laser planes were measured,and then measured point's horizontal/vertical angles can be calculated.Laser plane's angle parameters are utilized to establish the abstract geometric model of transmitter.Calculating formulas of receiver's horizontal/vertical angles have been derived.Measurement equations' solvability conditions and judgment method of imaginary solutions are also presented after analyzing.Proposed method for spatial angle measurement is experimentally verified through a platform consisting of one laser transmitter and one optical receiver.The transmitters used in new method are only responsible for providing rotating light plane signals carrying angle information.Receivers automatically measure scanning time of laser planes and upload data to the workstation to calculate horizontal angle and vertical angle.Simultaneous measurement of multiple receivers can be realized since there is no human intervention in measurement process.Spatial angle measurement result indicates that the repeatable accuracy of new method is better than 10".Proposed method can improve measurement's automation degree and speed while ensuring measurement accuracy.     

激光自混合干涉角度测量参数优化及旋转方向判别

对反射旋转体引起聚焦激光自混合干涉信号位相与旋转角度的非线性关系进行了研究,提出了一个实验参数的优化方法来降低该非线性效应引起的非线性角度测量误差。重新评估了自混合干涉角度测量在测量范围扩大后的物理近似条件,从理论上分析了实验参数给角度测量带来的误差影响并进行了模拟仿真,提出了利用该非线性关系判别反射体旋转方向的方法。最后,进行了激光自混合干涉角度测量实验并给出若干个实验参数条件下分别得到的角度测量结果。实验结果表明,实验参数优化后,角度测量误差大幅减少;在最优情况下,比未优化方法的测量精度提升了一个数量级,可达10-5 rad,证明了提出的实验参数优化方法和反射体旋转方向判别方法的有效性。实验结果还显示,使用提出的方法在提高测量范围的同时仍能进行高精度的角度测量,从而进一步拓宽了基于反射体旋转引起的激光自混合干涉效应的应用范围。     

高精度角位移平台的研制及误差补偿*

在拉曼光谱仪中,要求承载分光元件转动的角位移平台在具备较大的转动范围、较高的转角分辨率和转角定位精度的同时还具备较快的转动速度,传统的几种驱动方式很难同时满足上述所有要求。有鉴于此,设计了一种采用力矩电机直接驱动技术的高精度角位移平台。一般控制方法的控制精度在很大程度上依赖于反馈元件的测量精度,为了突破反馈元件测量精度对整个控制精度的影响,采用了一种更为精确的误差补偿校正技术,并搭建了误差测量装置,将测得的绝对转角误差在控制器中通过一定的控制算法加以有效的补偿。最后,对结构设计和误差补偿校正的效果进行了实验检测。结果显示:当测量步距为1°时,双向绝对定位精度优于1.008″;当测量步距为10°时,双向绝对定位精度为0.648″;回转轴系的轴向晃动误差小于±5″。以上结果验证了该角位移平台具有机械精度高、转角分辨率高、定位准确等技术优势,能够满足拉曼光谱仪等相关仪器的使用需求。     

基于二维平面移动的车灯配光检测系统

摘要：为提高机动车车灯配光性能检测精度,降低成本,研制了一种新型的平面移动式车灯配光检测系统,与目前国内通用的转台式车灯配光测试系统精度比较后,分析了两种系统的信号灯最佳测试距离。通过前照灯的直接测量和角度换算,计算出国标规定测试点的坐标值误差;用校准照度计,计算出测试点的光照度值误差。结果表明,该测试系统的定位精度为0.1mm,比转台式系统提高42倍,照度精度0.02lx,提高了2倍;该测试系统信号灯发光强度测试精度与测试距离成正比,而转台式测试系统的有一个最佳测试距离,不是国内通用的3.16米。该检测系统精度高,车灯测试距离可调,易于控制,满足国标测试要求。     

基于空间距离约束的姿态角现场精度评定方法

针对大型精密工程现场姿态测量精度评定的需求,提出了一种利用长度计量基准溯源姿态测量结果的姿态角现场精度 评定方法。 首先,介绍了激光跟踪姿态测量系统的基本组成及测量原理;其次,基于六自由度并联机构的正向运动学研究,建立 了空间距离与靶标姿态之间的数学模型,并通过蒙特卡洛法仿真分析距离约束测量精度、控制场布局以及系统工作距离等因素 对评定模型精度的影响;最后,搭建实验平台,利用精密转台的相对转动量作为角度基准,对本文研究方法的可行性进行了验 证。 结果表明:当距离约束测量精度为 0. 038 mm,控制场大小为 1 400 mm×1 400 mm 时,在-20° ~ 20°的姿态角变化范围内,评 定模型方位角精度为 0. 055°,俯仰角精度为 0. 058°。 本文研究方法避免了基于角度基准评定方法中较为严格的坐标系配准要 求,能综合反映测量系统现场使用状态,可为六自由度激光跟踪测量系统中姿态角现场精度评定方法提供参考。     

基于双阀并联控制的压机四角调平系统研究

针对热塑性复合材料压机压制精度低、模具磨损严重等问题,在压机四角调平系统中采用双闭环控制策略,此时,内环的压力控制误差直接影响外环的位置同步控制精度。在大流量工况下,调平系统控制阀的阀口开度增加会导致压力控制误差增大,为进一步改善其综合控制性能,提出双阀并联压力控制方案。使用大通径流量补偿阀与小通径压力控制阀并联替换原有单个控制阀,分别对调平缸无杆腔的流量和压力进行控制,满足大流量工况的同时提高压力控制精度,进而提高位置同步控制精度,并搭建调平缸压力台架进行试验以验证双阀并联控制的有效性。结果表明,双阀控制下的压力误差比单阀减少0.5 MPa以上,且压制速度越大其性能优势更突出,为压机调平系统实现高速高精度同步控制提供有效参考。     

AVR单片机在两相混合式步进电机中的应用

在两相混合式步进电动机的控制中采用细分驱动技术,控制励磁绕组的驱动电流,在电机内部形成圆形的旋转磁场;该技术使得步进电机转动角度减小,适用于精密加工场合;依靠单片机实现角度细分,控制精度高,细分角度可随意调节,可实现平滑调速。     

基于PSO的模糊PID车载平台调平控制系统研究

为解决车载平台调平控制系统响应速度慢、自适应能力差的问题,对一款液压马达带动滚珠丝杠的调平支腿,建立其数学模型,提出了基于粒子群优化(Particle Swarm Optimization,PSO)的模糊比例积分微分(Proportional Integral Derivative,PID)控制方案。通过结合PSO算法的迭代寻优能力,智能整定传统模糊PID控制器中的量化因子及比例因子,再经过模糊控制在线调整PID参数。采用Simulink组件建立调平支腿基于PSO的模糊PID控制系统模型,仿真结果表明:相比于传统模糊PID控制与传统PID控制,基于PSO的模糊PID控制具有更优的控制精度和稳定性,能较好地提高系统的性能指标,满足快速高效调平的作业要求,为车载平台的调平控制提供了一定的参考。     

压电驱动双面快速指向镜的设计

考虑相干激光雷达对光束波前的要求,设计了压电驱动双面快速指向镜系统以实现相干激光遥感探测的高精度大范围指向定位。研究了系统的机械结构和电子学控制方法。结合指向角度、通光口径及信号带宽的实际工程应用需求,选择了合理的致动器和位移放大机构。针对压电陶瓷固有的迟滞和蠕变等非线性效应,设计了以应变片作为位移传感器的模拟比例-积分-微分(Proportion Intergration Differentiation,PID)闭环反馈控制方法。在仿真分析指向镜固有模态频率的基础上,确定了周边支撑的反射镜支撑方式。实验结果表明,该指向系统能够达到指向范围为27 mrad×27mrad、绝对定位精度优于27μrad、偏转速率为2.7rad/s的指标,基本满足激光遥感探测对探测范围、探测精度、探测速率等指向定位的要求。