四象限传感器在高精度物料传输系统中的定位应用

基于四象限光电传感器技术，针对大型半导体物料传输设备的高精度定位需求，设计了一套高精度定位和补偿系统。经过验证，这种基于四象限传感器的定位方法可有效应用于高精度物料传输系统，进行定位并且进行位置补偿后完成物料准确定位传输。     

双传感器激光视觉测量系统的校准

构建了由2个结构光传感器组成的激光视觉三维测量系统,建立了测量系统的数学模型.提出了一种基于未知运动的平面靶标获得测量系统全部参数的现场校准方法.实验表明,传感器校准后的三维坐标精度为0.011、0.008和0.115 mm,所提出的校准方法无需依赖专门的三维测量设备,操作简单,促进了双传感器激光视觉测量系统的工程化三维测量应用.     

拉杆式线位移传感器校准系统

针对现有的拉杆式线位移传感器校准速度慢、周期长、工作量大、精度低等弊端,研制出一种基于光电检测技术的线位移传感器自动校准系统。该系统采用伺服电机驱动精密直线运动机构,由光栅传感器实时检测运动滑座的位移,作为线位移传感器的标准位移输入。同时,校准系统检测线位移传感器的电压输出,根据这两者间的输入输出关系确定拉杆式线位移传感器的灵敏度、线性度、重复度等特性参数。整个校准过程由计算机控制,从而实现了对拉杆式线位移传感器的自动校准。分析结果表明,该校准系统能够解决工业现场拉杆式线位移传感器校准问题,实现了校准过程的自动化、快速化与高精度。     

圆光栅测角传感器在线自校准系统研制与实验

为了解决测角系统在实际应用中的在线校准问题,设计了一种圆光栅测角传感器在线自校准系统。基于圆封闭原则和傅里叶级数的性质,建立了测量值与单读数头误差之间的关系,实现单读数头自校准。该自校准系统由读数头、玻璃圆光栅、单轴转台和多通道采集控制系统组成。实验结果表明,测角传感器自校准系统的单读数头测量精度为5.90,接近于借助外部参考标准的谐波补偿方法后的精度,系统测量重复性小于0.76。自校准测量系统可实现圆光栅测角传感器在线校准的同时,满足了精密测量领域对精度和可靠性的要求。     

微型四旋翼无人机磁测系统误差的两步校准法研究

用于地磁测量的MEMS三轴磁阻传感器越来越普遍的应用到无人机上进行姿态测量,为提高磁测系统的测量精度需要对传感器误差进行分析和补偿。现采用了一种两步校准法,即首先利用基于最小二乘的椭球假设拟合法对三轴矢量磁传感器的零偏、灵敏度与不正交误差进行标定补偿,目的是得到准确正交的传感器坐标系;利用四位置法对标定后传感器坐标系与测量系统坐标系之间的安装误差进行校准,从而得到磁测系统坐标系下的准确测量数据。无磁转台实验表明：经两步法后测量的磁场模值误差均值由校准前的2900nT降低为900nT,校准效果明显;测量系统单轴（Z轴）的误差均值由2736nT降低为49nT,有效的验证了安装误差校准的正确性。通过实验数据比较得出此方法优于传统的摇摆法,实际操作简单,不需要高精度辅助设备,能够有效的应用于无人机姿态测量系统校准,提高姿态角解算精度。     

四象限探测器输出非均匀性分析与矫正

对四象限光电探测器系统的原理及其定位误差进行了分析,并提出了一种标定并修正其固有误差以及四象限非均匀性的方法。推导得出了入射光线偏移角度和输出电压的关系,并通过实验和计算得到了证实。为改善四象限探测器探测精度以及消除各项误差的影响提供了一种方法。     

航天器间相对状态光学测量系统校准方法研究

介绍了航天器间相对状态光学测量系统的组成。为了保证系统的测量测试精度,分析了测量系统中需要校准的3个方面:图像传感器内部参数;图像传感器间的转换参数;图像传感器与航天器平台间转换参数。针对每个需校准的方面,建立模型,提出了相应的校准方法,对提高系统的测量精度有重要意义。     

基于K型热电偶温度传感器的测温系统研究

在飞机热交换器健康状态检测采集温度时,对于精确性和便捷无线传输要求的问题,建立一个利用K型热电偶温度传感器进行温度采集的系统。该系统将采集到的数据通过WiFi进行传输,并利用静态校准和数据拟合的方法提高测量精度。系统结合上位机,可实现在远离恶劣的实际工作环境下完成温度的实时采集、保存、分析和历史查询。实验结果表明,该系统不仅成本低、易操作,而且经过静态校准和数据拟合之后,传感器测量精度能够控制在0.5℃以内,可实现较精确的温度采集。     

近地浮空器三维姿态校准的激光传递设计

浮空器由于长期空中作业,导致其装载的惯性导航系统输出姿态的积累误差越来越大,必须进行定期校准.针对这个问题,提出利用已校准精密惯性导航系统对浮空器进行姿态校准,其关键是测量两个基座固连坐标系之间的相对角度.对该相对角度测量系统进行了设计:地面激光发射装置发射经过磁光调制的线偏振光,接收装置采用CCD和光电二极管分别测量俯仰角、滚转角和偏航角.考虑强大气效应和激光远距离传输的影响,该系统三维相对角度的理论测量精度可达到10-4 rad,太空背景下的测量精度可提高两个数量级,对非接触物体间的相对姿态测量具有重要意义.     

基于ARM的太阳跟踪控制系统设计

为提高跟踪式聚光光伏系统的发电效率,设计了一种基于ARM的太阳自动跟踪控制系统。系统采用视日运动与四象限传感器反馈相结合的太阳方向判断方法,同时增加了独立的光强传感器以确定是否启用跟踪系统(如阴天、雨天);论述了跟踪控制系统的机械结构及软硬件电路设计。测试结果表明,该跟踪系统功耗低、性能可靠且控制精度高(±1.5°),并可实现高精度跟踪太阳,满足了聚光光伏发电控制要求。     

高精度轴对称非球面反射镜轮廓测量方法（特邀）

为实现轴对称非球面反射镜轮廓的高精度、可溯源测量,建立了非球面测量轨迹的数学模型,提出了一种基于独立计量回路的非接触式坐标扫描测量方法。该方法采用分离式计量框架结构,有效减少了跟踪扫描模块运动对测量精度的影响;测头采用集成阵列式波片的四象限干涉测量系统,保证测头精度的同时更有利于实现复杂面形轮廓的跟踪扫描运动;设计扫描执行机构与多路激光干涉系统共基准的运动模块,实时跟踪扫描运动机构的位置信息,提高测头空间定位精度并使其测量值能溯源到“米”定义。搭建测量装置测试该方法的准确测量精度,试验结果表明,测量误差小于0.2 μm,重复性精度为70 nm,测量精度达到亚微米级。     

对径测量传感器的激光校准方法

对对径测量传感器的校准方法进行分析和研究,指出了当前手工校准方法存在的弊端和精度低的原因。提出了采用激光干涉仪进行对径测量传感器校准的新构想,实现了被测量到光程差的转化,设计了相应的差动校准测量光路,有效地消除了阿贝误差的影响,校准精度从原来的2.0μm提高到0.14μm,同时可得到被测传感器完整的校准曲线,实现了对径测量传感器的高精度、连续化、全自动校准。     

FASTRAK在高密度头相关传输函数测量中的应用

高密度头相关传输函数测量对声源空间方位的精度有更高要求,因此要有精度较高的声源定位装置（系统）,并对定位系统的误差进行校准。使用FASTRAK电磁追踪器对测量高密度HRTF的定位系统进行误差校准。FASTRAK的空间分辨率为0.01°,静态精度为0.15°,经定位系统精度校准后,声源方位角误差可控制在0.1°±0.15°的范围内。文中测量高密度HRTF数据库的最小方位角间隔为2.5°,上述误差基本满足测量要求。     

智能压力传感器校准和烧录系统设计与测试

本文介绍了微机电系统（MEMS）压力传感器及其专用集成电路（ASIC）信号调理电路的校准和烧录系统设计,提出一种新型的自适应通讯设备,在接口复用前提下,能够自动检测多种数字通讯协议。在此基础上,整合了对传感器的校准和烧录,并基于工业通信协议,连接外围设备后可组成一套完整的自动通信系统,最后展示了此系统可达到的测试精度和结果。实现了低成本,高可靠性,容错率高的自动压力传感器校准,烧录系统。具有广泛的实用价值,为实验室、科研院所评估样品,或者企业批量校准、烧录等量产,提供高效、便利的应用解决方案。     

四象限探测器用于激光跟踪仪目标脱靶量测量

介绍了基于四象限探测器的激光跟踪仪目标脱靶量测量系统。根据四象限探测器的工作原理和跟踪激光的光斑特性,分析得出目标脱靶量与四象限探测器输出电流信号的关系为非线性。针对非线性关系不易快速解算的难题,文中采用了分段线性插值算法。使用高精度位移平台对测量系统进行标定并开展了测量实验。结果表明,该系统测量速度快,每秒测量次数可达600次以上;测量精度高,在±500μm量程范围内测量精度可达5μm。该系统可以广泛应用于需要微小位移测量的相关领域。     

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。     

散射天线自动对准的偏差分析及校正

介绍了天线偏移损耗,对天线自动对准原理进行了简要描述,通过对天线的粗对准及精确对准这2个环节的分析,确定天线粗对精度是保证天线自动对准成功的基础和关键,通过进一步对电子罗盘、角度传感器等设备精度及天线零位偏差分析,确定了天线粗对精度取决于天线零方位与于车体方位及天线零俯仰与水平面的偏差。为保证天线自动对准的可靠实用,提出了天线校准的方法步骤。     

基于数字照度传感器的光源跟随系统研究

为了让物联网传感节点在户外长期工作,研究了一个光源自动跟随系统,放置在上下、左右四个数字照度传感器进行光照强度检测,单片机对水平和垂直方向的光强度差值做出控制,使双轴电机运动直至水平或垂直方向上的两个传感器输出基本一致,达到自动跟踪光源的效果。本设计的控制系统测量精度较高,实现提供物联网传感节点持续可靠运行。     

基于圆盘积分的体积光学测量系统设计

在不规则物体的体积测量中,用量杯进行人工测量是常用的一种方法。以不规则四棱锥的体积测量为例,结合激光学原理和CCD传感器成像技术,提出一种快速的自动测量方法。该方法利用TMS320F28335高速数字信号处理芯片作为主控电路,采用激光三角法和微积分中的圆盘法,实现不规则四棱锥的体积测量。该方法综合考虑了CCD 传感器动态成像时云点坐标的自动采集误差,并通过补全和最小二乘法来提高自动检测的精度和稳定性。实验结果表明,该系统的相对测量精度达到94%以上。     

基于虚拟仪器的水声校准系统的研制

为了提高水声换能器校准的自动化程度和精度,研制了一套基于虚拟仪器技术的八通道水声校准与分析系统.该系统运用模块化的设计思路,以工业控制计算机为硬件平台,由2块高速数据采集卡、2块宽带信号调理卡、1块程控信号源卡以及测量软件构成了校准分析系统;并应用了谱分析和扩展Prony方法测量水声信号幅度和相位;测试结果表明,该系统能够完成水声换能器参数的自动校准,一级校准误差小于±1 dB,二级校准误差小于±1.5 dB.