大尺寸三维激光测量系统标定技术研究

大尺寸三维激光测量系统是基于激光雷达工作原理的自动扫描测量系统,为保证其测量精度,需要在测量前对系统进行标定.采用螺旋线扫描和W型扫描相结合的扫描方式,通过工具球对测量系统进行标定的基本原理,同时,通过实验验证了标定的精确性,并对测量精度进行了分析.应用该方法,系统重复性测量精度不大于0.005mm,满足测量要求.在测量精度、测量效率、自动化程度和测量数据处理等方面具有明显的优点.     

激光跟踪三维坐标测量系统中猫眼光学误差的测量

在基于多边法的四路激光跟踪三维坐标测量系统中,猫眼逆反射器的光学误差是影响系统自标定和坐标测量精度的重要因素.对猫眼逆反射器的光学误差进行了分析和测量,介绍了测量原理、测量装置及相应的数据处理方法.实验结果表明,被测猫眼的最大光学误差约为4μm.     

条纹投影测量系统标定方法研究

条纹投影测量方法具有无接触、测量精度较高、分辨率高等优点，是最可靠的三维测量方法技术之一。而系统标定的精度决定了测量数据的精度上限，是三维测量中至关重要的环节，所以本文分析比较了条纹投影测量系统已有的主要标定方法，包括有：反向投影法、三角关系建模法、隐式拟合法和神经网络法。从误差积累、系统搭建严格程度、操作复杂度、是否需要精密辅助装置、是否考虑镜头畸变以及测量精度等方面进行了对比分析，得出每种方法的优缺点及应用，并以精度相对较高的相位匹配标定法、多项式标定法和平面拟合标定法3种方法为例进行对比实验，综合方法特征与实验结果，得出标定方法选择依据：需要高精度测量应选择多项式拟合法，需要操作灵活应选择相位匹配法，同时对精度和灵活性有需求，应选择平面拟合标定法，对此类技术面向不同需求时选择适当的方法进行系统标定具有一定的应用价值。     

CCD摄像机镜头薄棱镜畸变的研究

本文以CCD摄像机小孔成像模型为基础建立了薄棱镜畸变的非线性几何畸变模型,通过对影响畸变参数测量精度的各种因素的分析,使用最小二乘法解线性方程组得到摄像机系统畸变模型的畸变系数。通过与径向畸变相对比得出薄棱镜畸变对摄像机标定的影响相对较小,在此基础上提出了提高标定精度的有效方案。     

CCD激光衍射测径系统的标定方法

对测量细丝直径在10～40μm的电荷耦合器件激光衍射测径系统提出了两种新的标定方法,并对不同标定方法下的系统进行了测试对比。结果表明,选择恰当的标定方法可以使系统测量精度达到0.15μm。     

双目视觉测量系统标定精度提高方法研究

针对提高双目视觉测量系统的标定精度问题,介绍了双目线结构光视觉测量系统的构成和工作原理,分析了影响系统单幅测量精度的各种因素,提出了改善标定精度的方法。采用张氏标定法求解相机内参,用双相机固有的对极几何关系求解外参,二维标定靶选用150mm×150mm的黑白棋盘格。根据标定结果反求标定靶的对角线距离,用该距离来验证标定结果。实验表明,标定误差稳定在20μm,可以满足实用要求。     

基于视觉的机器人轨迹误差测量技术

提出了一种基于视觉的机器人轨迹精度测量系统,该系统以计算机视觉为基础,结合激光测量等技术,可实时测量机器人的运动轨迹误差,完成了高精度图像快速采集与处理、系统标定、三维计算及计算结果可视化等关键技术研究及系统研制工作,并在机器人上进行了实验,大量的实验表明,该系统的测量精度和速度均可满足机器人的轨迹测量的需要。     

基于二进制编码结构光的三维形貌测量系统及其标定

建立了一个基于二进制编码结构光的三维形貌测量系统,推导了测量系统的物象关系式,并对测量系统进行了标定。在对编码投影光平面的标定过程中,提出利用代数射影几何中的交比不变原理对其进行标定的方案,并论述了标定原理。然后,结合系统的整体标定方案,设计了实验靶标,进行了标定实验,并生成了若干编码投影光平面的标定结果图像。     

基于线激光位移传感器的孔毛刺测量与评价

针对现有仪器不能实现对孔全域的毛刺高度、根厚度及形貌的综合快速测量和无法自动利用测量数据实现毛刺期望评价指标的计算,设计了一套基于线激光位移传感器的孔毛刺测量系统。首先阐述多重反射引起的杂散光及激光成像面和待测孔表面的倾斜对测量精度的影响,并提出了消除杂散光和校准倾斜的方法;接着利用传感器的测量数据开发了一种计算毛刺高度和根厚度的算法,实现了毛刺高度和根厚度沿孔圆周展开的可视化;最后提出以最小二乘中线、算术平均波动和均方根波动为评价指标的描述孔全域毛刺高度和根厚度的量化评价方法。实验结果表明:该系统不仅可以可视化孔全域的毛刺3D形貌和2D波动,还可给出毛刺及其评价指标的量化值,其测量重复度<0.8μm,毛刺高度测量精度为5μm,满足孔毛刺的精确测量需求。     

一种共聚焦激光测头轴线位置标定方法研究

针对在非接触式坐标测量机上所用激光测头轴线位置需要标定这一工程需要,通过测量标准圆弧,提出了一种最小距离评价方法,该方法在评价函数取得极小值的时候可以有效标定激光测头轴线的初始参考零位。实验结果验证了该方法的有效性与可靠性。     

用PCSA光学系统测量双层复合膜折射率的几个问题

本文介绍了用ＰＣＳＡ光学系统测量双层复合膜折射率的理论，给出了对双层复合膜的实际测量结果。着重分析了在双层膜折射率的测量结果中出现误差的原因并从理论上对文献［１］的结果进行了修正，给出了更为精确的公式。     

迈克耳孙干涉仪测薄透明体厚度和折射率

提出用迈克耳孙干涉仪同时测量薄透明体厚度和折射率的新方法．根据本方法，当插入迈克耳孙干涉仪光路中的被测透明体与光路呈不同夹角时，对应光程变化可通过等倾干涉圆环的变化定量测量．推导出圆环数、薄透明体与光路夹角、厚度、折射率关系，据此可测得薄透明体厚度和折射率．使用此方法，光学系统只需在测量前校准，测量中不再变动，可进一步降低系统误差．     

交叉轧制钼带成形过程显微裂纹的原位研究

采用光学显微镜和热场发射高分辨率电镜对厚度为0.2 mm交叉轧制钼带及其冷拉深成形和高应变速率激光冲击成形试件的微观组织及显微裂纹进行观察和分析。结果表明：交叉轧制钼带由排列紧凑相互搭接的纤维状细长晶粒组成,拉伸断口呈薄层韧性断裂且晶内显微裂纹相互搭接;多晶钼带内部产生的显微裂纹均发生在晶间结合较弱的厚度方向中间区域,沿纤维晶界且相互搭接,仅在内部产生的拉应力大于弱界面结合强度时,弱界面将产生显微裂纹。     

快中子治癌装置中的光学准直与激光定位系统

光学准直与激光定位系统是快中子治癌裴置中的辅助设备,前者模拟中子束流轴及中子照射野,后者可清晰地显示治疗室空间两个“等中心点”的位置。该系统由5台He—Ne激光器及其辅助零、部件组成。中子,可见光分束器由薄铝制成,其反射率>70％。当光束漂移>0.3m rad时,即给出报警信号。     

一种两级微桥结构快速测温微型传感器的研制

设计了一种新型薄膜热电阻温度传感器.传感器感温结构由基片（Si）/绝缘层（SiO₂）/感温部（Pt）组成,Pt薄膜片以悬空的微桥连接方式搭接在SiO₂片上,SiO₂片也以同样的方式搭接在Si片上,以此构成两级微桥机构.较之传统温度传感器,该感温部件采用悬空布置结构可使测温过程中的热损失大为减少,并能保证温度传感器热响应的线性度和可靠性. 通过ANSYS有限元软件仿真Pt薄膜片在不同厚度SiO₂片下的温度分布情况. 当SiO₂片厚度为2μm,该传感器热响应时间常数达到最小的10ms,与SiO₂片厚度为5μm 和10μm相比其时间常数减小了50%以上. 研究结果表明:在温度测量过程中,SiO₂片厚度对感温的Pt薄膜片热损失影响很大,在设计中应尽可能减小SiO₂片厚度.     

基于选择性烧结制件的精度分析

分析了影响选择性烧结制件精度的各种因素及其原因，认为选择性绕结设备的精度、等都会影响ＳＬＳ制件的精度，针对各种因素的影响，提出了提高制件精度的措施。     

椭偏参数测量误差对薄膜参数测试精度的影响

为了分析透明均匀介质膜的椭偏方程中所隐含的椭偏参数和薄膜参数（膜厚、折射率）之间的误差关系,提出基于误差传递公式和反函数组定理,通过求出椭偏参数对薄膜参数的偏导在名义膜厚和名义折射率处的值来反求后者对前者的偏导值,进而绘出不同入射角下膜厚和折射率误差与椭偏参数测量误差之间的关系曲线的方法.该法所得结果表明,椭偏参数测量误差导致的膜厚误差和折射率误差并非在同一入射角下达到最小;它们最小时所分别对应的最佳入射角随着入射光波长、薄膜名义膜厚、名义折射率和基片折射率变化而变化;若以各自最佳入射角时所对应测得的膜厚和折射率作为薄膜参数测试值,则能有效提高测量精度.该结论与在激光椭偏仪上的实际测量结果相符.文中方法对分析其他超越方程中多个变量之间的误差关系以及各变量值的优化选取有一定参考价值.     

激光诱导化学气相沉积制膜技术

综述了LCVD制备薄膜的原理和特性，国内外对LCVD的研究应用情况及目前最新的研究方向.阐明了LCVD技术在制备薄膜过程中的生长低温化及高精度膜厚的可控制性能等特点。分析了激光功率、反应室气压及基材预处理等参数对薄膜质量的影响。     

特大型齿轮激光跟踪在位测量的定位模型

为融合特大型齿轮激光跟踪在位测量系统中各测量组件的测量数据,研究了各测量状态中测量组件之间位置关系建立的相关方法.由于采用了激光跟踪仪对三维测量平台进行多测点式测量,需将测量数据统一到同一个坐标系下,严格按照测量原理对测量系统建模,在此基础上研究了测量系统中三维测量平台坐标系的建立和转换问题,提出了2种解决方案:直线向量法和整体映射法,同时分析比较了两者的差异及适用范围.经实验验证,在不计入激光跟踪仪测量误差的影响时,由解决方案原理及相关计算引入的误差完全可以忽略.     

Measurement of a thin layer's thickness using independent component analysis of ground penetrating radar data

To detect overlapped echoes due to the thin pavement layers,we present a thickness measurement approach for the very thin layer of pavement structures.The term ＂thin＂ is relative to the incident wavelength or pulse.By means of independent component analysis of noisy signals received by a single radar sensor,the overlapped echoes can be successfully separated.Once the echoes from the top and bottom side of a thin layer have been separated,the time delay and the layer thickness determination follow immediately.Results of the simulation and real data verify the feasibility of the presented method.