632.8nm高精度移相菲佐干涉仪测量误差分析

为了满足高精度光学系统对光学元件纳米级的检测精度要求,提出了一种理论可实现纳米级测量的632.8nm移相菲佐干涉仪的设计方案。通过对检测凹面和凸面的632.8nm移相菲佐干涉仪的基本结构和测量原理的分析,指出影响干涉仪测量精度的几种主要误差:移相误差、几何结构误差、振动误差、探测器误差(非线性误差和量化误差)、光源误差(波长不稳定和强度不稳定)、空气扰动和折射率变化误差。通过对这些误差理论分析和模拟,量化了各误差对测量精度的影响,其中移相误差、几何误差、振动误差和空气折射率误差影响最为显著。根据测量精度要求和仿真结果,得到实现纳米级测量的干涉仪系统参数和环境参数设置要求。     

基于Renishaw XL-80的机床定位精度检测与补偿分析

精密设备的检测和优化工作是保证成品零件的精度和合格率的一种手段。利用精密检测仪器介入检测和监控，以实现快速、高精度测量，为数控机床定位精度、直线度和平面度等几何精度误差的修正提供依据。通过对雷尼绍（Renishaw） XL-80激光干涉仪的工作原理深入学习和分析，借助不同的光学组件和相关软件，对机床定位误差检测与补偿的理论进行了阐释，实现了对数控机床的动态性能检测，帮助学生掌握了综合实践问题的分析能力并提高了其实践技能，为其日后进入社会工作打下良好基础。     

精密测微仪

传统的电子测微仪存在着精度低、非线性误差大,可靠性差等缺点。本文介绍一种由单片机控制的高精密数显测微仪,它是一种精度高,量测范围大,稳定性好,能够准确测出微小尺寸变化的新一代智能量测仪器。仪器与电感传感器配合,借助相应的测量装置,除能测量工件的几何尺寸及形位误差外,还能用于零件的分选及加工工序时的自动检测。其主要技术指标如下:     

高精度图像尺寸检测镜头畸变校正方法与实现

在高精度轴类零件尺寸图像检测中,提出了一种基于标准件法对镜头径向畸变进行快速校正的方法。该方法通过建立世界坐标转换到摄像机坐标、然后再转换到图像坐标的理想数学模型,并引入径向畸变参数,最终确立物体在世界坐标中与图像坐标中的映射关系,从而建立误差补偿曲线的高次拟合函数。利用得到的误差补偿函数的系数矩阵和径向畸变参数,实现镜头畸变的误差校正,有效改善了镜头畸变造成的检测误差。实验表明,该方法快速有效,提高了检测精度、降低了设备成本、检测精度可达2 μm。     

公差原则在零件设计中的应用探讨

零件设计中对其精度有着极为严格的要求,合理有效的选择公差原则是确定零件几何尺寸公差和形状位置公差的有效方法,因此必须对公差原则进行分析,掌握其使用原则和使用方法,这样才能将零件设计过程中产生的各类误差降到最低,保证其几何精度。本文通过对公差原则的分类、使用方法和使用原则进行分析说明,希望可以提高机械零件在设计中的使用性和经济性。     

基于扫描激光差动技术的圆度误差检测

为了提高回转体圆度误差测量精度,基于差动技术,并利用小波变换过滤算法及圆度误差最小二乘法模型,提出一种基于扫描激光差动技术的圆度误差检测系统。采用分光镜分束的方法,形成两束光强调制信号,从原理上消除偏心误差的影响。通过对一标定零件进行圆度误差测量实验,设定不同的实验条件,偏心量分别为2~4 mm,5~7 mm、8~9 mm,所测得圆度误差值相差不超过0.62 μm。表明测量系统可以有效消除偏心误差,完成对回转体零件圆度误差的检测。解决了目前圆度误差检测中回转轴偏心量误差消除难度大、测量效率低等问题,为高精度检测提供了一种新思路。     

GPS系统解的误差因素探究

由GPS卫星导航系统确定的位置与时间解的精度最终可表示为三维位置几何精度因子和站星伪距的测量误差因子之积。几何因子表示卫星与用户的相对几何布局对GPS系统解的误差的复合影响。一般地,将它称作卫星/用户几何布局相关的三维位置几何精度因子(DOP)。文章详细论述了影响GPS卫星导航定位的各种误差和几何精度因子的数学推导,揭示了GPS系统解的误差因素。     

一种改进的自适应谐波电流检测算法

准确、实时地检测出电网中的谐波电流是保证有源电力滤波器(APF)具有良好工作性能的关键。文章提出了一种新的嵌入误差低通滤波器的变步长最小均方(Least—mean—squa re,LMS)自适应算法,该算法以检测后得到的反馈误差信号经低通滤波器与负载电流相邻的两基波周期之差的和作为反馈量来调整步长,有效地提高了系统的动态响应速度以及稳定后的检测精度。仿真实验证明了该算法的有效性和可行性。     

基于粉末特性的选区激光熔化Ti6Al4V表面粗糙度研究

采用最小二乘中线法建立基于成型粉末物性的表面粗糙度计算模型;选用选区激光熔化成型Ti6Al4V单熔道和零件,用表面粗糙度仪检测成型零件的表面粗糙度,光学显微镜观察、检测成型单熔道几何尺寸,分析所建模型理论值与实验值产生误差的原因。实验结果表明:激光重熔区对表面粗糙度计算模型精度影响较大,模型理论值与实验值的平均相对误差为5.7%,误差较小,模型具有实际工程应用价值。成型零件主要由α和β相组成,显微硬度为487.3HV0.3。     

光压加速度计光斑位置检测技术研究

光压加速度计(LFA)是一种新型光学惯性传感器,LFA系统分为微球悬浮与捕获、位置检测、光学闭环与加速度值输出三个模块,其中位置检测的精度对整个LFA系统的性能起着至关重要的作用。简述了LFA的工作原理以及光斑获取方法,提出了一种小角度折射光斑获取方法,有效地减小了由于微球表面畸形所造成的检测误差;在光斑位置检测方面,采用四象限探测器(QD)作为光斑位置检测元件,在经典几何近似法的基础上,引入了Boltzmann函数模型,提出了一种新型的协同拟合算法,有效地减小了检测误差。实验结果表明,新型的协同拟合算法相比单一的几何近似法,检测误差减小约56%。     

面向航空损伤叶片点云的分阶段配准研究

为了提高非接触式测量的数据处理精度,采用一种分阶段配准的方法,先将缺损叶片分为4个部分,采用自配准算法对每部分进行配准;再对相邻两部分采用改进的完全配准算法进行整体配准。结果表明,自配准算法与传统算法相比,在配准误差均小于0.005 mm的前提下,配准时间可以缩短到1 s以内;完全配准与传统算法相比,速度较快,并通过0级的标准量块测量实验得出系统的测量误差小于0.010 mm,满足叶片测量的精度要求。该分阶段配准方法对测量航空叶片具有一定的应用价值。     

结合分层处理的激光光条亚像素中心提取方法

为实现大型航空零件三维测量过程中激光光条的快速高精度提取,提出了一种结合分层处理的激光光条亚像素中心提取方法。首先,根据序列图像的结构不变性将高分辨率图像压缩为低分辨图像。接着,通过二次拟合求解低分辨率图像中激光光条中心的法线斜率。然后,将低分辨图像求得的法线斜率还原到高分辨激光光条图像中。进而通过灰度重心判断准则,快速计算激光光条的亚像素中心。最后,采用所提出的方法分别在实验室和大型航空零件装配测试台上进行了复合材料标准样件和复杂零件的三维形貌测量。实验结果表明:该方法的单激光光条重建误差为0.269 mm,三维形面的重建误差为0.268 mm。该方法可有效提高工程零件快速测量过程中激光光条提取精度,满足大型航空零件现场测量的工程要求。     

基于姿态角传感器与旋转测距仪的坐标测量

利用姿态角传感器、角度编码器结合激光测距传感器,与全站仪构成非接触的组合测量系统,实现大尺度空间中隐藏区域的空间坐标测量。建立了测量系统的数学模型,设计标定靶并对系统进行了标定。针对测量系统,提出一种根据控制点在空间的分布确定权值的加权最小二乘的标定方法。以全站仪直接测量和组合系统测量两种测量方式,对同一空间点进行坐标测量,通过测量对比来验证组合系统的测量精度。实验结果表明:该测量系统可以使得组合测量的量程扩大并保持较高的空间坐标测量精度,采用加权最小二乘算法进行标定的结果使测量误差更小。     

一种激光三角测量的标定方法及误差分析

为了解决激光三角测量法在标定时,不能直接准确地测量激光器端口与标定物的距离的问题,采用了一种基于距离差进行标定的方法。该方法利用标定物移动的距离作为标定输入,改进了测量系统的标定方法;采用高斯-牛顿迭代法计算测量系统的参量,分析了测量系统在标定时可能产生的激光像点提取误差和非垂直误差。结果表明,测量距离的精度可达到4.000mm。该方法能够准确标定激光三角测量系统的参量。     

正交视觉与倾角仪组合空间位姿测量方法研究

为了解决跨尺度微小型零件在精密装配中宏尺度与微特征的测量分辨问题，提出了一种基于正交双目视觉与倾角仪组合的空间位姿高精测量系统。该系统建立了成像单元、倾角仪辅助测量单元、零部件夹持单元之间的坐标转换关系，并结合倾角仪提供的角度信息，提出了针对微小型零件的空间位姿高精测量解析算法。同时，以光纤阵列及连接头为研究对象，搭建了两零件的空间位姿实时测量及自动化装配测试平台。结果表明，在3mm×2mm×2mm的空间范围内，组合测量系统测得的位置与姿态偏差分别小于(±2μm, ±2μm, ±3μm)和(±0.005°, ±0.004°, ±0.005°)。相对于传统的测量方法，该组合测量系统显著提高了微器件的测量精度，可进一步满足微小型零件的空间位姿精密测量及自动化装配需求。     

基于计算机视觉图像精密测量的关键技术研究

虽然计算机视觉系统已经成功地应用于某些检测任务,但由于尺寸畸变和误差的存在,它们一般不被认为是精确的测量工具。本文介绍了精密测量中这些误差的修正方法。第一步是利用神经网络建立图像坐标系的标定模型。然后利用标准件构造学习阶段的神经网络模型,对初始测量的尺寸误差进行建模。最后利用这些模型对测量任务中的测量误差进行校正。     

深度约束的零件尺寸测量系统标定方法

针对大尺寸平面零件尺寸测量系统标定精度不高的问题,提出了一种基于深度信息的系统标定方法。首先利用圆形平面靶标,提出一种提取靶标图像特征点的新方法,采用自适应阈值的边缘检测和多项式拟合算法提取特征点亚像素轮廓,利用椭圆拟合得到中心坐标;然后根据带有畸变的非线性成像几何模型,采用最小二乘法计算摄像机参数的最优解,获得靶标的位姿;最后提出被测物表面与靶标平面之间的深度信息作为摄像机模型修正项,校正测量平面位姿,利用成像原理和直线与零件表面交点确定零件尺寸。设计了单目视觉尺寸测量系统并进行实验,结果表明:标定反投影误差小于0.02 pixel,在10.75 m2的视场内,系统测量精度达到了0.05 mm。     

基于机器视觉的多圆弧对称零件测量方法研究

在实际工业生产中,对具有多圆弧对称特性零件的尺寸测量需求越来越多。而传统接触式测量方法大多存在测量精度不稳定、容易损伤零件和效率低等缺点。因此,本文基于机器视觉的非接触式测量原理,首先搭建一套双远心机器视觉测量系统,采集有效的零件图像。然后,利用亚像素边缘检测算法提取图像的亚像素边缘,并结合最小二乘法及多圆弧拟合内切圆的自定义Halcon算子,最终实现多圆弧对称零件的精密测量。为了验证所设计系统的有效性,本文对某球笼联轴器内套进行了稳定性和重复性测量实验。实验结果表明:该系统测量精度可达到001mm,且测量过程快速、稳定。     

步进电机脉冲当量及回程差的微位移测量系统

摘要:为了精确测量步进电机的脉冲当量和回程差,提出了一种基于薄膜干涉原理的激光微位移测量系统。该系统以He-Ne激光器为光源,配以牛顿环仪系统、面阵电荷耦合器（CCD）视频信号采集系统、计算机及数据处理软件等。采用条纹记数法实现微位移测量,具有四百分之一波长的位移分辨率。与传统测量方法相比,其精度、灵敏度及稳定性都有较大提高,特别适合范围在微米及微米以下的位移测量。在对TSA50-C型商用步进电机的测量中,结果验证了这种测量系统在普通实验室环境噪声中可以达到纳米级的位移测量精度。实验数据处理结果表明,对于5微米以下的脉冲当量及回程差的测量,该测量系统的相对误差分别为2.63%和0.44%。     

短波时差定位中电离层参数对定位影响仿真

在短波波段,由于电离层反射传播,电波传播路径与实际地面距离存在较大差异,传统时差定位方法不再适用.文章提出一种基于电离层射线追踪技术的时差定位技术,在此基础上,仿真分析了电离层参数对定位精度的影响.结果表明:在准确获取电离层信息情况下,本方法可准确定位目标;电离层测量误差对定位精度影响较大;站点增加可提高定位精度,降低对电离层参数获取精度要求.仿真结果为短波时差定位系统研制以及电离层参数获取精度要求提供了理论依据.