激光聚变靶丸球面经纬迹线优化球度测量方法

针对激光聚变靶丸表面3D全形貌的高精度测量与评价难题,提出一种基于激光差动共焦原理的靶丸球面经纬迹线优化球度测量方法。该方法采用经纬迹线划分方案提高形貌信息采样覆盖率,实现靶丸球面形貌高效高精度测量。首先,利用差动共焦测量系统对靶丸球面经纬迹线上二维圆周采样点进行精准定焦,获取二维轮廓信息;然后,利用精密三维位姿调整机构和正交回转轴系切换被测截面,获取覆盖靶丸全球面多条经纬迹线处的高度信息;最后依据建立的靶丸球面经纬迹线三维坐标转换模型,采用最小二乘算法对靶丸球度进行高精度评定,并对靶丸表面进行形貌重构。实验结果表明：测量57条迹线,被测靶丸的球度误差为1.946μm。该方法为靶丸表面全形貌高精度测量与评定以及定性观察提供了可行性方案。     

用于惯性约束聚变靶丸测量的激光差动共焦传感器

针对目前原子力显微镜等方法只能测量激光惯性约束核聚变(ICF)靶丸外表面等难题,研制了高精度、非接触、小型化的激光差动共焦传感器(LDCS).该传感器基于差动共焦原理,利用激光差动共焦轴向响应曲线的零点对靶丸内外表面和球心分别进行定位,并结合物镜微位移驱动技术,实现靶丸内外表面和壳层厚度的高精度测量.该方法减少了靶丸表面的反射率、倾斜等因素对测量瞄准特性的影响,显著提高了系统的抗干扰能力.将传统的显微成像与差动共焦测量光路进行有机融合,实现了对被测样品的精确瞄准.初步实验与理论分析表明:当测量物镜的数值孔径NA为0.65时,LDCS的轴向分辨力优于5 nm,信噪比优于1 160,过零点的标准偏差为10 nm.该传感器为激光惯性约束核聚变靶丸测量提供了一种新的技术途径.     

基于集成成像技术的零件孔径位置检测

针对利用霍夫圆检测方法很难定位大尺寸零件上所有孔径位置的问题,本文提出了一种将集成成像技术与霍夫圆检测算法相结合的非接触式测量方法.首先,根据经典成像理论提出了一套集成成像信息获取算法.其次,利用二维平移台和CCD相机搭建了相机阵列实验装置.系统工作时,相机采集的元素图像阵列,可以通过霍夫圆检测和坐标获取算法来实现零件孔径位置的定位.基于上述理论进行了验证实验,结果显示,零件孔径位置的检测误差在0.3mm以内.该方法为集成成像技术应用于高精密位置检测提供了有效的理论支持.     

激光聚变靶丸球度测量与评定

为了解决激光聚变靶丸表面形貌高精度测量与评定的难题,提出一种激光差动共焦靶丸球度测量与评定方法,该方法利用激光差动共焦测量系统的轴向响应曲线的过零点与其物镜焦点位置相对应这一特性实现对靶丸表面的定焦,通过将靶丸在两个正交的方向上分别旋转,测量并获取靶丸表面的数个截面,实现靶丸表面全形貌测量,利用最小区域球度评定算法,建立靶丸球度评定的三维模型,对靶丸表面形貌进行定量评定。搭建实验装置对靶丸表面进行采样测量,评定结果显示,该方法的测量重复性为0.15μm,为靶丸表面形貌测量与评定提供了一种可行方案。     

基于PLC的二维平面定位机设计

叙述了二维平面定位机的结构及工作原理,利用触摸屏、PLC、步进电机等设备设计了其控制系统,能实现二维平面上的精确定位。实验结果表明:该设备运行效果良好,满足设计要求。     

激光 ICF 聚变靶丸轮廓测量系统标定方法

针对激光惯性约束聚变靶丸轮廓高精度测量系统的溯源标定问题,提出一种基于激光差动共焦测量原理的标定溯源方法。该方法基于激光差动共焦靶丸测量系统轴向响应曲线过零点精确对应测量系统焦点的性质,首先利用激光差动共焦靶丸测量系统测量经中国计量科学研究院计量检定的标准椭圆块的圆度,其次通过比对测量值和标准椭圆块圆度计量值,得出该系统测量传递系数为1.03,最后通过多次检定验证测量的方法,完成系统的高精度标定。实验结果显示,利用标定完成的系统进行激光聚变靶金属球比对测量,其标准差为37 nm,该标定方法的测量重复性为17 nm,其为靶丸表面轮廓的高精度测量奠定了坚实基础。     

激光聚变靶丸内表面轮廓测量系统的研制

针对激光聚变靶丸内表面轮廓高精度无损测量的迫切需求,研制了一套激光聚变靶丸内表面轮廓测量系统。该系统通过最小二乘算法(LSC)计算出靶丸回转偏心量,并利用偏心调整台对靶丸偏心进行自动快速调整;然后,系统软件控制气浮回转轴承驱动靶丸旋转,利用激光差动共焦传感器(LDCS)轴向响应曲线过零点及光线追迹算法精确计算出靶丸内表面轮廓上每个采样点的几何位置;最后,对靶丸内轮廓测量数据进行LSC评定得到其圆度信息。实验证明,靶丸回转偏心的自动调整时间可达22s,当采样点分别为1 024,2 048及4 096时,靶丸内轮廓测量时间分别可达10,20及40s,且圆度测量标准差可达19nm(1 024点)。该系统实现了靶丸回转偏心的自动快速调整及其内轮廓的高精度、无损、快速、自动测量。     

基于影像测量技术的工件主动寻位问题研究

针对大型回转类工件安装时人工找正劳动强度大,效率精度低等问题,提出了一种基于影像测量技术的主动寻位安装方法.同时结合测量中的关键问题,首先利用改进的Sobel算子边缘检测算法,充分提取工件图像边缘信息,然后采用高斯插值对轮廓边缘进行快速亚像素定位,最后用坐标变换和最小二乘拟合方法,实现了工件在机床工作台上的精确定位.实验结果表明,该方法定位精较高,可满足大型工件快速安装要求.     

基于集成成像技术的零件孔径位置检测（英文）

针对利用霍夫圆检测方法很难定位大尺寸零件上所有孔径位置的问题,本文提出了一种将集成成像技术与霍夫圆检测算法相结合的非接触式测量方法。首先,根据经典成像理论提出了一套集成成像信息获取算法。其次,利用二维平移台和CCD相机搭建了相机阵列实验装置。系统工作时,相机采集的元素图像阵列,可以通过霍夫圆检测和坐标获取算法来实现零件孔径位置的定位。基于上述理论进行了验证实验,结果显示,零件孔径位置的检测误差在0.3mm以内。该方法为集成成像技术应用于高精密位置检测提供了有效的理论支持。     

利用二维投影图的立体构形方法及其应用

从三维立体建模的定位基础（ 工作面、工作轴） 出发，研究了在二维工程图中的立体定位原理与方法，实现了通过二维工程图直接完成立体的空间定位，从而大大地提高了三维立体建模的构形速度，并进一步简化了立体构形的定位过程。同时，也为工程图自动识别后的三维重建提供了一定的理论基础     

A method for fine positioning of diagnostic packages in inertial confinement fusion experiments

A method based on binocular vision servoing for positioning of a diagnostic package in inertial confinement fusion (ICF) experiments is presented. The general diagnostic instrument manipulator will provide precision three dimension positioning and alignment-to-target capability in ICF experiments. In this work, we focus on the final precise automatic positioning with a binocular vision system. A three dimension image projection vector (IPV), which has an almost linear relationship with the target position in 3D space under the condition of weak perspective, is introduced to extract target position information from binocular image. The difference of the IPV between the current image and the desired image will be used as the input of servo controller. A differential motion model was found for the hybrid manipulator with three degrees of freedom. With this model and the said IPV, the servo strategy will be dramatically simplified compare with general image based visual servo in which the image Jacobian matrix needs estimated online. The experiment result implies that the locating accuracy of the manipulator is less than two pixels. This method can also be used in micromanipulation visual servo field.     

Simulated toleranced CAD geometrical model and automatic generation of 3D dimension chains

In current research of computer aided tolerancing (CAT), how to build models with tolerance and how to generate 3D dimension chains automatically have been tough problems and still unsolved. This paper builds a simulated toleranced CAD geometrical model (STCAD model) based on the feature-based original idealized CAD geometrical model (OICAD model), which can simulate real parts with manufacturing dimension errors from different aspects. Further more, an automatic generation method of 3D dimension chains based on some newly proposed definitions is put forward. In this method, firstly the conception of part instantiation (PI) is realized, secondly performance feature is defined, thirdly through building STCAD models, drive dimensions can be obtained which are vectorized to build drive dimension skeleton model (DDSM), and finally 3D dimension chains can be obtained by DDSM and the method of space projection. This method can generate 1D, 2D, and 3D dimension chains of parts or assemblies. It is verified in our own-developed automatic generation system of 3D dimension chains .     

多功能电解铜绝缘起重机BPS自动定位技术

针对国内目前多功能电解用起重机定位精度低、容易走偏等特点,将BPS自动定位技术应用于多功能电解铜绝缘起重机,实现起重机位置闭环监控,主要创新点为(2项专利):起重机自动定位、起重机大车自动纠偏,可提高起重机的定位精度,具有方便、快捷、易操作、安全、高效等特性。     

垂直提升货柜托盘的准确定位

垂直提升货柜是物流仓储设备之一,托盘的准确定位是垂直提升货柜的关键所在。文章分析了影响托盘准确定位的主要因素,并通过实验来验证。这对垂直提升货柜托盘定位部件的设计、调试有着很高的参考和实用价值,且可用于国内最先进的仓储设备联体提升货柜中。     

专用数控车床主轴自动定位结构设计

针对于数控车床主轴不能自动和快速定位,装夹工件时间长,且定位工件的稳定性和准确性差等缺点,介绍了一种专用数控车床主轴自动定位结构的设计,该专用数控车床主轴采用伺服电机驱动,其结构包括主轴、拨盘、定位装置三部分。通过阶梯轴上的弹簧形成弹性顶针结构完成对主轴的轴向自动定位,而主轴的径向定位通过设置伺服电机参数实现。实践运用表明其结构简单,定位精度高,易于推广。对于数控车床今后的改造和设计有一定的借鉴作用。     

二维零位光栅自动纳米定位系统

搭建了能够在二维方向上实现纳米级定位的二维自动定位系统。首先,加工了栅格间距为5 μm的64×64编码的透射式二维零位光栅;然后,分析设计了光栅系统光电转换电路和数据控制电路,实现了系统数据采集、显示和运动控制等功能。在此基础上搭建了基于二维零位光栅的纳米定位系统,并利用积分法实现了二维方向的自动定位。实验结果表明,系统定位速度对透射光强分布具有很高的依赖性,系统一次定位的成功率与初始位置密切相关。若起始位置在以零位为中心,半径为2.5 μm圆形区域内,系统可实现纳米量级定位对准;当起始位置在以零位为中心,5~200 μm为半径的圆环范围内,自动定位可能存在盲点,但通过改变初始位置重新进行搜索,仍然能够准确地实现纳米定位。     

面向自动标注的功能语义尺寸模型研究

在现有尺寸自动标注双层次策略的基础上，提出三层次的尺寸自动标注新策略，与尺寸功能相呼应，建立了面向新策略的功能语义尺寸模型。分析功能语义尺寸模型在尺寸自动标注中的定位，定义尺寸模型的总体层次结构，描述功能语义尺寸模型的定形功能语义层、定位功能语义层、加工功能语义层、装配功能语义层4个层次。功能语义尺寸模型为尺寸自动标注提供了新的解决方法。     

自由曲线轮廓度误差评定中的坐标系自适应调整

提出了自适应自由曲线轮廓度误差评定中 ,坐标系的自适应调整方法。该方法使用对应特征点法与DFP———一维搜索法 ,实现被测曲线与理论曲线之间的自适应性调整。从而 ,分离并消除位置误差对轮廓度误差评定的影响 ,确保曲线轮廓度误差精度。     

集成电路塑封自动上料系统的研制

为实现集成电路芯片塑封的自动化,设计了自动上料系统。该系统采用多运动同步控制技术实现料片传送、料片排放及料片预热的自动控制;采用大导程滚珠丝杠副和高分辨率伺服系统保证机械手的快速精确定位;采用柔性流道结构,适应不同规格集成电路料片的自动上料;并基于Windows2000开发了专用工控软件。该系统适用于DIP、QFP、SOP、TO等系列集成电路芯片的塑封生产,可显著提高生产效率及产品质量。     

基于LabVIEW的半轴齿轮径向及端面跳动在线测量系统

研制了一种半轴齿轮径向及端面跳动在线自动检测系统。该系统由机械装置和控制系统等组成,机械装置自动完成被测工件的上料、预定位、检测、剔除及下料;控制系统由PLC完成工作过程控制,由工控机实现跳动检测和数据处理,工控机软件基于LabVIEW虚拟仪器软件开发系统完成。实验结果表明,该系统测量精度为±3μm,测量效率为10s／套。该跳动测量系统精度高,测量速度快,实现了无人在线检测,满足半轴齿轮生产线中径向及端面自动检测的要求。