十字光栅多普勒效应二维测量系统的研究

提出一种利用十字光栅衍射的多普勒效应进行二维位移测量的新方法。给出了以二维全息光栅为多普勒频移发生器、以矩形槽相位光栅为混频器的光路结构和测量原理。理论计算和实验表明,此系统具有良好的信号质量和较高的测量精确度,奇用于生产环境中的两坐标精密检测。     

激光位移传感器在零件圆度公差检测中的应用

CCD激光位移传感器以其高精度、高效率、高可靠性等优点,应用于精密零件的形位和位置公差的检测中。由计算机控制,利用CCD激光位移传感器的三角测量法,采集被测零件数据后,然后根据最小二乘法拟合标定数据,最后得出零件精确的形位和位置公差。目前可以实现精密零件的直线度、圆度、同轴度等形位和位置公差的精确测量。     

应变仪自动校准装置的研制

应变仪是一种广泛应用于工程质量监测的重要传感器，主要用于大坝、桥梁等各种结构的应变测量。本文针对当前应变仪自动校准的实际需求，设计了一种基于高精度滚珠丝杠机构、检测平台、高精度光栅位移传感器、步进电机、数据采集卡和工控机的自动校准系统。通过计算机录入设定的一系列需要校准的应变数值，由此计算得到控制步进电机的脉冲数，计算机通过数据采集卡控制步进电机带动滚珠丝杆机构运动，同时检测平台和光栅位移传感器一起平动，光栅位移传感器将平台位置以脉冲的形式通过数据采集卡发送到计算机，从而实现应变的高精度闭环控制，再由软件分析得到标定方程与误差。该系统可以实现测量范围0～300mm的高精度校准，其中校准精度可达到10μm，核定负载能达到60kg，特别适用于计量检测等单位中应变仪的校准。     

光栅位移测量系统的误差自修正方法研究

文中介绍的误差自修正方法是通过光栅位移测量系统中单片机对光栅传感器的多个零位信号进行计数,并根据测量值和系统设定值得到的误差函数自动进行误差修正.实验结果表明,该方法对光栅位移测量系统的误差既可自动进行有效的修正,又可提高系统的测量精度.     

大量程高性能光栅位移测量技术

高精度光栅位移测量系统具有纳米级重复精度、环境适应性强、维度易于扩展等优点,可以满足精密制造行业对米级测量量程、亚微米级精度与多维测量能力融合的测量技术要求,在高端制造、精密仪器等领域有重要应用。通过对测量光栅的各项参数进行研究,提升了测量光栅的尺寸与制作精度;提出高精度锥面衍射光栅位移测量、高倍细分转向干涉光栅位移测量、“品”字形拼接大量程光栅位移测量等技术,实现了数百毫米测量量程亚微米级测量精度。从光栅制作到测量系统研制对提升精度、分辨力及量程提供了理论分析与技术验证。     

反射光学式位移检测系统

系统由半导体激光器、聚焦镜头、反射式标尺光栅、四裂相指示光栅和光电接收元件组成。该系统具有光学两倍频作用和大光栅副间隙下使用及间隙对莫尔条纹信号调制度不敏感等特点,并且整体结构分离式、小型化和轻型化,在各类精密测量装置和精密加工仪器中将得到越来越广泛的应用。本文介绍这种反射光学式位移检测系统的结构原理,系统特点和应用。     

单片机控制的位移测量系统

在智能测量中，直流电机作为拖动已广泛使用，但直流电机受本身特点的限制，一般控制电路较为复杂，作者通过大量实验设计了一种结构新颖的光栅式位移测量系统，该系统具有结构简单，成本低，可靠性等优点。     

应用光栅刻线与CCD测量运动位移的研究

将计量光栅作为标准刻线,应用到对微细物体高精度定位的工作台上,并提出了一种新的直接获取运动位移的方法.调整光路使CCD获取清晰的光栅图像;对图像进行分析处理,计算出栅距与像素之间的映射关系:再对工作台移动前后的光栅图像进行对比,采用基于X-Y图的相位差比率算法获取像素位置差;从而计算出工作台的实际运行位移.实验结果表明,该方法能简单快速地实现微电子加工领域亚像素级的测量.     

一种微机控制的多测头凸轮轴测量系统

本文介绍一种由机械装置，高精度圆光栅编码器，光栅位移传感器，微型计算机，接口控制电路等组成的多测头凸轮轴测量系统，该系统安装调整方便，定位准确，测量精度高，操作简单，工作可靠，能快速实现对凸轮轴的自动测量。     

基于LPFG微弯特性的高精度位移检测系统

在研究长周期光纤光栅(LPFG)温度及微弯特性的基础上,通过引入聚合物温度增敏封装后的光纤布拉格光栅(FBG)作为解调滤波器,搭建了温度自补偿微位移检测系统.将LPFG粘贴于试件上进行微弯测试,在固定波长处.其插入损耗的变化与弯曲度变化呈线性关系.为解决LPFG带宽宽、谐振波长难以精确测量的问题,选择特定波长的FBG作为滤波器,实现了位移检测系统的功率化解调.同时,对FBG利用聚合物进行了温度增敏封装,使其温度灵敏度与LPFG尽量相同,消除了温度对系统的影响.试验结果表明,传感系统输出的光功率与微位移呈良好的线性关系,位移灵敏度为2μW/mm,分辨力为0.5×10-2 mm.所设计的系统结构简单、灵敏度高、线性度好,不受外界温度干扰.     

高密度栅测应变

将高密度光栅应用于力学参量的测量中。通过测得试件变形前后正交光栅衍射点阵的偏移移量，可逐点得到试件因载荷作用而引起的面内应变、离面位移和刚体传动分量。     

基于面阵 CCD 的航空相机摄影高度自动测量及调焦

目的：实现航空像机摄影高度自动测量和调焦，方法：用小波变换提取面阵CCD图象边缘，用图像特征参数确定成像范围内同一目标在不同CCD面上像的位置和高度。结果：分析了从众多目标中提取目标点的特征参数的方法。给出了设计系统的硬件框图。结论：该方法使爱人旬机调焦自成体系。     

Instantaneous velocity displacement and contour measurement by use of shadow moiré and temporal wavelet analysis

A temporal wavelet analysis method is proposed for velocity, displacement, and three-dimensional surface-profile measurement of a continuously deforming object by use of the shadow moiré technique. A grating is placed close to a deforming object, and its shadow is observed through the grating. The moiré fringe patterns, generated by the interference of the grating lines and their shadows, are captured by a high-speed CCD camera with a telecentric gauging lens. Instantaneous frequency of gray-value variation is evaluated point by point with the continuous wavelet transform. From the instantaneous frequency of each point on the object, the velocity, displacement, and high-quality surface profile at different instants can be retrieved. In this application, two specimens are tested to demonstrate the validity of the proposed method: One is a small coin with a rigid body motion, and the other is a simply supported beam subjected to a central point load. The results are compared with those obtained from temporal Fourier-transform and mechanical stylus methods.     

虚拟光栅变频投影三维测量技术的研究

虚拟光栅变频投影三维测量技术采用多光束干涉条纹形成虚拟余弦光栅,将虚拟余弦光栅投影到被测物体上得到被物体形貌调制的变形虚拟光栅。通过调整多光束干涉的楔角改变虚拟光栅频率,将两幅不同频率的变形虚拟光栅经过光学接收系统成像在CCD像机上,对CCD像机记录的变频变形光栅图像进行综合处理从而获取被测物体的三位形貌。本文给出了这种测量技术的原理,实验结果表明,采用变频虚拟光栅投影三维形貌测量技术可以有效地解决三维测量中被测物体高度变化率过大引起相位展开困难的问题。     

CCD图象传感器在桥梁动态位移测量系统中的应用

CCD (charge coupled device)图象传感器是近年来发展起来的新型固体图象传感器件,具有光电转换、信号存储和信号传输等功能,在图象传感、信息处理和信息存储等方面得到广泛的应用。本文介绍了 CCD 图象传感器的结构、原理、特点和用途,并具体介绍 CCD 在桥梁动态位移测试系统研制中的应用。该系统采用TCD142D 作为传感器件,由桥跨位移测量子系统、桥础位移测量子系统和数据处理子系统组成。在系统测试软件的支持下,可以测量桥梁动态位移的时域曲线,强迫振动的频谱和桥梁的自振频率,冲击系数,横向两测点间倾角和阻尼值。该系统成功地解决了军用桥梁二维、动态、大位移和多参数的远距离非接触测试问题。     

恶劣环境下大位移测试系统的设计

目的　介绍一种用于恶劣环境下的大位移测试系统 .方法　利用激光器进行条码扫描 ,将位移量的变化转换为电信号 ,通过单片机控制系统的工作 .结果　设计了一套大位移测试系统 ,编写了处理软件 .结论　所设计的系统及软件正确可用 .     

Grating projection system for surface contour measurement

A grating projection system is a low-cost surface contour measurement technique that can be applied to a wide range of applications. There has been a resurgence of interest in the technique in recent years because of developments in computer hardware and image processing algorithms. We describe a method that projects a phase-shifted grating through a lens on an object surface. The deformed grating image on the object surface is captured by a CCD camera for subsequent analysis. Phase variation is achieved by a linear translation stage on which the grating is mounted. We compare the experimental results with the test results using a mechanical stylus method.     

Profile measurement taken with liquid-crystal gratings

Profile measurement taken with liquid-crystal gratings and a phase-shifting technique is proposed, and its effectiveness is verified by experiment. The surface profile is obtained by measurement of the phase distributions of the sinusoidal gratings deformed by an object's surface. The liquid-crystal grating gives an accurate phase shift, an arbitrary projection pitch, and a constant surface brightness compared with conventional gratings such as a laser interference fringe grating and a Ronchi grating. Therefore a flexible measuring system may be developed with it. Two gratings with different pitches are used to measure an object with large steps. A two-color projection system can be used to produce such gratings simultaneously. Locally varying reflectivity on a surface can also be compensated by adjustment of the color component of the projected grating with a liquid-crystal grating. Thus the contrast in the projected grating can be made uniform, and a good profile measurement can be accomplished.     

Acoustic grating fringe projector for high-speed and high-precision three-dimensional shape measurements

A new acoustic grating fringe projector (AGFP) was developed for high-speed and high-precision 3D measurement. A new acoustic grating fringe projection theory is also proposed to describe the optical system. The AGFP instrument can adjust the spatial phase and period of fringes with unprecedented speed and accuracy. Using rf power proportional-integral-derivative (PID) control and CCD synchronous control, we obtain fringes with fine sinusoidal characteristics and realize high-speed acquisition of image data. Using the device, we obtained a precise phase map for a 3D profile. In addition, the AGFP can work in running fringe mode, which could be applied in other measurement fields.