网络化旋转激光经纬仪的现场平差标定方法

针对网络化旋转激光经纬仪定位系统在现场环境中标定精度低、过程复杂以及成本高等问题,提出了一种高精度快速的现场平差标定方法。利用标定杆采集空间标定点建立发射机与标定杆坐标系转换关系,间接联系发射机之间的位姿关系,并采用最小二乘原理求解系统外参数估算值;以外参数估算值为初值,采用非线性优化的方法求解系统外参数最优值,实现系统全局标定。该现场平差标定方法实现了在5000 mm×5000 mm范围内系统测量精度为0.12 mm,重复定位精度为0.02 mm,能够满足实际现场应用要求。     

采用光平面交汇的大尺寸坐标测量方法

工业大尺寸测量中常用的经纬仪、跟踪仪等多站式测量系统大多使用基于空间球坐标系的角度交汇测量方式.由于这种测量方法对测站轴系结构有严格的要求,导致现有的测量设备制造成本高、组装困难,并使最终测量结果受轴系误差影响较大.介绍了一种基于光平面交汇的多站式大尺寸测量方法.采用分布于工作空间内的多台激光发射站及接收器测量待测点坐标.建立了基于双旋转激光平面的单发射站数学模型,推导了接收器三维坐标计算公式并对基于光束平差原理的测站定向方法进行了讨论.新方法降低了对测站轴系精度的要求,提高了可靠性.实验结果证明:新方法的测量精度优于0.2 mm.     

激光平面扫描3D测量系统快速标定技术

建立了激光平面扫描3D测量数学模型，提出了一种全新的3D测量系统参数的快速标定方法，设计了由2个完全垂直的平面组成的立体标定靶标，使用1个靶标可同时标定测量系统的摄像机参数和光平面方程参数。采用该方法对激光平面扫描测量系统进行了参数标定，用标定后的系统对标准平面进行了测量，空间测量精度优于0．1mm。     

激光多普勒技术测量大尺寸直径的研究

介绍了激光多普勒技术用于大尺寸直径测量的原理 ,并据此设计了新型差动激光多普勒大尺寸直径测量系统。采用差动型光学系统并使用声光调制器对测量光束进行调制 ,提高了系统的测量精度。高频信号和低频信号分开处理 ,消除了信号的相互干扰。实验结果反映了系统良好的线性度。线性回归的相关系数达到 0 .9999,相对测量精度为 3× 10 - 4 。     

激光非接触式大尺寸内径自动测量系统

为了解决大孔径的高精度检测问题,介绍了一种激光非接触式大尺寸内径自动测量系统。该系统具有灵活可控的运动机构、稳定可靠的定心机构、同步伸缩的支撑机构、对称协调的扫描机构,可实现轴向自动行走、高精度同轴定位和快速扫描测量。高可靠性的控制系统和无线传输模式使其实现了远距离的实时控制和可靠性测量。高精度的温度采集模块实时监测环境温度的变化,便于温度补偿。以VC++为平台的上位机软件,集数据处理与实时显示于一体,操作极其方便。另外,该系统采用相对测量原理、高精度激光位移传感器与标定好尺寸的测量臂相结合,使系统测量范围达到Ф580～998 mm。高精度的激光位移传感器实现系统的非接触式内径测量,测量精度高。通过对比实验和现场实验对系统的测量精度和重复性进行了验证。结果表明:系统的测量精度与FARO激光跟踪仪测量结果比较差值小于6μm,现场测量重复性精度小于7μm。能够实现管道内径几何参数的测量和管道表面的几何评估及校正。     

90/10刀口法测量激光高斯光束束腰的实验研究

利用90/10刀口法测量高斯激光光斑尺寸及光束束腰尺寸,克服了传统方法过程繁杂的缺点,精度高、效率高,操作简单.     

靶面激光光斑尺寸原位测量的研究

提供了一种简便易行的靶面激光光斑尺寸原位测量的方法。从高斯光束的横向光强分布特性出发,建立了激光烧蚀斑半径与辐照激光能量、光斑尺寸、烧蚀阈值间的关系式,模拟分析发现辐照激光光斑尺寸对烧蚀斑半径随辐照能量变化曲线有较大影响。对于脉宽为2 ms,波长为1064 nm的激光,实验测量了不同能量激光辐照下相纸烧蚀斑半径,并用推导出的关系式拟合测量数据,获得了靶面处光斑尺寸和样品烧蚀阈值。同时,也测量了不同位置处的光斑尺寸和样品烧蚀阈值,对高斯光束束腰位置和样品烧蚀阈值的光斑尺寸效应进行了验证。研究结果表明该技术结果可靠,简单高效。该技术可以为高能激光与固体物质相互作用的基础研究和激光加工等应用领域中实现简单方便地测量靶面光斑尺寸提供帮助。     

光学坐标测量系统中的关键技术

光学坐标测量系统是建立在数字近景摄影测量技术基础上的一种新型精密测量系统,具有便携性好、精度高、测量范围大、受环境干扰小等优点,适合工业工程的现场测量。针对工业现场精密测量的需求,对摄像机模型进行了分析,提出了摄像机残差修正问题,给出了修正方法及基于双目立体视觉原理的通用坐标测量数学模型。搭建了完整的光学坐标测量系统,测量精度优于±0.1 mm/m。     

激光雷达坐标测量系统的测角误差分析

为了精确地设计激光雷达坐标测量系统仪器,在研究激光雷达坐标测量系统测量原理和结构的基础上,建立了引入两轴垂直度误差、反射镜倾斜误差和反射镜入射激光束倾斜误差这3项主要系统误差的测角误差模型。由理论分析可知,在距离10m处,这3项系统误差各自引入的单点坐标测量误差最大值分别为124.1m,447.9m和242.4m。结果表明,在激光雷达坐标测量系统设计中,为保证在大空间测量中仍有很高测量精度,必须严格控制两轴垂直度误差、反射镜倾斜误差和反射镜入射激光束倾斜误差,并根据建立的误差模型进行参量标定和误差补偿。     

激光跟踪绝对测长多边法三维坐标测量系统

现今随着大型工件制造、装配需求的增加,对此类产品的制造装配精度的需求也在不断地提高。高精度的测量和控制成为制约高端制造业发展的一个重要因素。对此文中研究了一种基于激光跟踪绝对测长多边法三维坐标测量系统,该系统由四台绝对距离测量激光跟踪仪和上位机构成,既充分利用了绝对激光干涉测距的精度优势和断光续接的能力,又避免了传统激光跟踪仪角度测量带来的误差。同时,为提高自标定算法的精度,提出并研究了一种依赖距离的残差模型。通过实验表明,该系统实现了在20 m大范围空间内小于20 m的测量误差,测量不确定度为12.3 m。较之单台绝对激光跟踪仪系统的精度有很大的提升,实现了在工业现场在线、高效、精密的三维坐标测量。     

基于靶标的三目视觉3维坐标测量系统

为了解决复杂环境中大视场、高精度、非接触3维测量问题,采用三目摄像机结构,通过靶标成像来测量被测点3维坐标的测量系统。测量时摄像机采集测量靶标的图像,计算机通过图像处理的方法获取测量靶标上标志点的3维坐标,并提出基于被测点与标志点间距离方程与直线约束的被测点求解优化方法。测量系统通过高精度光栅位移平台带动测量靶标移动来完成测试。结果表明,测量系统在视场范围、测量精度、使用灵活性等方面有较大的改进,能够测量视场深度从2m~5m范围内的视场,测量精度优于0.2mm。     

红外立靶坐标测量系统的实现

提出了一种新型的红外立靶坐标测量系统的构想,借以改善目前靶场可见光立靶坐标测量系统工作受环境影响严重,不能全天时工作的缺点.对红外立靶坐标测量系统的关键技术问题红外探测器的波段选择进行了讨论,通过理论分析和试验验证,指出3-5μm的中波红外应作为红外立靶坐标测量系统的首选.在此基础上设计了一种可用于工程实践的红外立靶坐标测量系统,并对该系统的测量精度进行分析.     

基于三维激光扫描的倾斜圆面直径测量系统

针对倾斜圆面的空间几何特征,提出将三维激光扫描技术与虚拟环境 引导定位结合的快速圆面直径测量系统。该系 统通过圆面边缘端点来约束移动激光扫描仪的扫描视角与深度,并在虚拟环境下实时跟随扫 描仪轨迹构建虚拟测量基准面, 进而参考已标识的端点与基准面相对位移变化,来逐步规划扫描仪的轴向运动路径,以此实 现边缘轮廓的自动高质量采样; 依据高度特征变化识别定位圆面边缘端点,并结合空间投影和最小二乘原理拟合出圆面直径 。为验证系统的精度和可靠性, 对处于不同倾斜状态的圆台工件(55±5mm)进行直径检测。结果显 示,系统可在3s内完成直径测量,检测分辨率为5μm、 检测精度为20μm。实际运行结果表明,该设计系统具有高自动性和 高效性,能很好满足在线生产中对倾斜圆面直径的检测要求。     

旋转激光平面测角精度测试方法研究

空间测量定位系统是一种基于旋转激光平面进行角度交汇定位的网络测量系统,为了对系统测角性能进行评估,提出了一种测角精度测试方法。测试装置以多齿分度台作为角度基准对水平角精度进行检定,垂直角精度则采用解析方法进行估计。首先利用多面棱体、平行光管以及调整机构调整分度台旋转轴和发射站旋转轴平行,再利用千分表调整两旋转轴径向距离,保证两轴的同心度在0.05 mm以内,轴线夹角在10″以内。实验结果表明,系统水平测角精度高于3″,最佳垂直角精度可达1″。该测试方法有效可行。     

自由空间激光通信关键技术研究

全面介绍了欧美发达国家和我国在自由激光通信方面的发展历史和研究现状,分析了自由空间激光通信的系统组成和关键技术,指出了自由空间激光通信的发展趋势和应用前景。     

量热阵列式激光束能量分布测量系统研制

为了实现对高能密度激光束分布的测量,提出了高占空比蜂窝阵列结合分立隔热式能量探头的设计思想,研制出了一种耐激光辐照能力强、测量稳定的激光参数测量系统,该系统主要由蜂窝状阵列板、多路量热探头、多通道高速数据采集单元和相应数据处理软件组成.测量系统空间占空比为62%,光强分布测量不均匀性优于5%,测量动态范围达600倍,总能量测量不确定度优于8.5%.量热阵列测量系统的研制成功解决了大面积、大动态范围激光柬总能量和光强分布绝对测量的技术难题,为激光束能量绝对分布测量提供了一种有效的手段.