影响激光三角测头测量精度的因素及其补偿措施

在高精度的激光三角位移测量中,传感器本体组成器件的性质及其外部工作环境对测量精度都有很大影响。本文详细分析了传感器各组成部分可能带来测量误差的各个因素,提出传感器的标定措施;并从实际使用角度分析了影响传感器精度的外部因素,其中主要包括被测表面倾斜、表面光泽、粗糙度、颜色以及扫描速度等。     

触针式表面粗糙度测量仪整机性能指标的分析与测量

一、概述 目前,国内外轮廓法触针式表面粗糙度测量仪按其传感器的类型和测量方法的不同,主要可以分为如下几种形式:按接触式测量方式工作的仪器有电感式表面粗糙度测量仪和压电式表面粗糙度测量仪,按非接触式测量方式工作的仪器有激光光触针式表面粗糙度测量仪等。我国在1985年参照国际标准ISO1880—1979《轮廓法表面粗糙度测量仪—接触(触针)式轮廓转换     

自由曲面的自适应跟踪测量方法研究

 激光传感器在测量自由曲面中有着非接触、精度高等优点，其应用越来越广泛． 但是激光测头的线性测量
范围较小，难以测量起伏变化较大的曲面． 针对这一问题，提出了激光测头的跟踪测量方法，使激光测头随曲面的
高度变化作上下调整，从而可以测量任一表面起伏的曲面，且能根据当前曲面的曲率大小自适应选择跟踪方式，实
现测点的自适应分布．最后，对一个工件分别进行了等间距测量和自适应跟踪测量，并对两种方法的测量结果做了
比较，证明了自适应跟踪测量方法的可行性和有效性，为自由曲面的测量提供了一种新的方法．     

新型高精度激光干涉小角度测量仪的研究

在分析小角度测量基本原理和特点的基础上，介绍了光波干涉小角度测量的方法和一种新型双参考镜激光干涉小角度测量仪的测角原理，功能特点及具体应用方法。     

激光三角扫描法检测微刻槽

本文介绍一种激光三角扫描法微刻槽检测系统。该系统以激光三角法为基础 ,采用激光光斑能量细分方法 ,有效地解决了激光三角法由于光斑直径过大而引起的横向分辨力不足的问题 ,并容易做到微型化 ,适用对任意非镜面材料表面划痕的在线测量     

非接触表面轮廓测量仪的研制

本文研究了一种始终使得光学测头处于焦点位置,以正交衍射光栅干涉位移传感器为位移测量系统,以压电陶瓷作为驱动部件的非接触表面轮廓测量仪,用于实现对零件表面粗糙度,波度,表面形状误差和尺寸的综合测量。论文着重介绍了该仪器的整体结构,测量原理及衍射光栅干涉计量系统的工作原理。     

高精度激光三角法位移测量被测表面倾斜影响研究

在高精度激光三角法位移测量中，被测表面的倾斜对测量准确度有很大影响。本介绍利用光散射的基本原理研究光电接收器接收面上象光斑的光能质心偏移与倾斜角及位移量之间的定量关系，给出了计算机模拟及实验结果，探讨了减少或消除被测表面倾斜影响的方法。     

三维曲面激光精密测量技术

测量三维曲面轮廓的传统方法是采用表面轮廓仪式或三坐标机。改进的方法是将激光三角测量头装在三坐标机上以代替触针，从而实现了非接触测量，但此法仍然受到三坐标机本身的限制。本文在深入研究激光三角测量原理的基础上，提出了一种三维曲面的激光双三角测量法，并给出了设计要点。     

排开冷却液进行磨床在线光学测量的研究

本文针对机械加工中不透明冷却液的存在妨碍了在线非接触测量的这一难题，提出一种利用喷射的水柱来排开冷却液，并在被测物体表面一个小局部形成一稳定的透明测量窗口，使非接触光学测量得以在磨床上进行的技术。文章介绍了这种技术的主要思路、重要技术环节和实验装置，给出了初步实验结果。     

提高激光位移传感器精度的新方法

本文提出了一种新的提高激光位移传感器精度的方法 ,利用分光器对接收光强实时控制同时利用A/D转换器对像点的峰值采样 ,最大限度降低了被测物体表面给测量带来的误差 ,提高了传感器测量精度。     

Intermittent process hybrid measurement system on the machining centre

This study introduces the development of a hybrid measurement system integrated on a machining centre to carry out the possible intermittent measurement of a workpiece. The developed hybrid measurement system principally consists of a MP10 touch trigger probe system, a circular triangulation laser probe system, and the measurement software. The touch trigger probe system was primarily used to measure the regular geometric features, whereas the circular triangulation laser probe system was adopted to inspect the freeform surface part of a test carrier with the help of the developed measurement software. An adjustment device consisting mainly of an adjustment unit, a joint unit, and an assembly unit, was designed and manufactured to minimize the cosine error caused by the assembly inaccuracy for the laser probe. The measuring uncertainty analysis experiments for both the touch trigger probe system and the non-contact laser probe system were investigated by using a calibrated standard sphere and the HP5529A laser interferometer system, respectively. The information in the whole measuring system – which comprised a personal computer, a CNC machining centre controller, a Renishaw MP10 touch probe system, and the controller of a Wolf & Back OTM3A20 circular triangulation laser probe system – was integrated technically. The measurement software was also developed to simulate the measuring path, prevent collision, and generate the corresponding measuring NC codes. The developed system can also be used to digitize the data points of a 3D small complex workpiece, such as a tooth model and an IC part. A carrier, combined with free form surface and regular geometric feature referred to in the ISO 10791-7 cutting test standard, was designed, manufactured and inspected in order to evaluate the performance of the developed hybrid measuring system. The measurement results of this carrier were verified through a CNC coordinate measuring machine, with satisfactory consistency. According to the measuring results, the developed hybrid measuring system was successfully and effectively used to carry out the intermittent measurement.     

车辆轮对落轮在线非接触自动检测设备

研制出一种新的车辆轮对落轮非接触自动检测设备。该设备利用 CCD, PSD 型激光位移传感器、涡流传感器以及数据采集系统完成轮对相关尺寸的数据信号采集,并由工控机对各数据进行融合处理,实现轮对左右两轮饼近十个参数的非接触精确测量。现场使用表明,该设备的测量精度优于±0.1mm 。     

ICF靶丸表面形貌及球度误差检测

为了对ICF靶丸的表面形貌及球度误差进行高精度测量,开发了一台五轴坐标测量机,并采用锥光全息技术的激光测头实现对靶丸表面的高精度、非接触检测。首先,根据靶丸表面的结构特点,改进了基于最小二乘的球度误差评价算法;然后,介绍了作为实验平台的五轴坐标测量机的整体配置,推导了该坐标测量机的测量数学模型,该坐标测量机可实现在多个姿态下对靶丸的非接触取点测量;最后,在相同条件下,进行了5次实验测量,其结果表明:靶丸球度误差测量的均值为0.0021 mm,标准差为2.07 x10^-4 mm。该检测方法可以满足对靶丸表面形貌及球度误差高精度、高稳定性的测量要求。     

利用激光多普勒效应进行电缆动态定长的研究

激光多普勒测速法是一种高精度测速的方法,在测量流体速度方面应用较广,但因测速仪器技术含量高,目前主要靠进口欧美国家的产品,因而成本较高,在电缆、钢材行业应用有限,文章就是欲将激光多普勒测速法向电缆行业推广的一次尝试,对改善我国电缆行业长期存在的定长精度不能达到国际标准、浪费现象严重的现状具有一定的意义.     

多边法位姿测量系统中跟踪方式对测量精度的影响研究

为了精确测量大尺寸位姿,建立了一种由7台激光跟踪干涉仪组成的大尺寸位姿测量装置。根据测量各反射镜的激光跟踪干涉仪数量的不同,采用322和331两种跟踪方式对位姿测量精度的影响进行仿真实验,从而发现被测点位置与基站构成平面的距离相关,由坐标解算公式推导被测点坐标值与测量基站之间的相对位置与测量误差间的误差模型,通过分析x、y、z 方向上误差对距离变化的敏感程度,发现z方向距离变化引起的误差最为敏感。当被测点与测量基站的距离由1300.8mm减小到0mm时,测量误差由2.2μm增大到2626.1μm。实际姿态测量结果表明:当采用一种跟踪方式时可以避免被测点与测站点平面过近,有利于提高系统测量精度,所提出的误差模型可为多边法位姿测量系统的优化布局提供一种量化的理论分析方法。     

激光瞄准大轴半径测量方法的研究与应用

提高大型轴类工件轴径在线测量精度，其主要困难在于用非接触法时如何精确地确定测量点的位置。采用特殊的机械装置，使激光光斑落在被测工件表面上，通过CCD摄像及图像分析，可获得优于0．01mm的定位瞄准精度。实验表明，对于300mm以下的轴径，这种方法的测量误差不超过0．015mm。     

三维极坐标测量技术研究

为了解决非接触测量球面的盲区问题,实现球面上小孔位置测量,研制了三维极坐标测量原型样机。分析了三维极坐标测量技术在测量原理、工件坐标系建立、测头应用、温度特性及误差传递等方面的特点。结果表明三维极坐标测量方法适合应用非接触光学测头,有利于提高三维坐标测量精度。     

基于漫射照明的镭射纸颜色测量方法研究

镭射纸包装材料表面有金属光泽和虹光效果,这一特殊光学效果的存在,使得对镭射纸印刷品表面的颜色测量变得较为困难。研究了不同测试因素对漫射照明条件下镭射纸测量精度稳定性的影响。研究结果显示:不同的测量仪器摆放角度会对镭射纸的测量精度产生影响,且其影响大于白卡纸与镀铝纸;不同的测试点,其测试精度也不相同,通过取多个角度测量结果的平均值,可提高不同测试点之间颜色测量结果的可比性;不同精度的测量仪器也会对镭射纸的测量精度产生影响,仪器本身的精度越高,测量结果越稳定。     

用于纳米级表面形貌测量的光学显微测头

为了满足纳米级表面形貌样板的高精度非接触测量需求,研制了一种高分辨力光学显微测头。以激光全息单元为光源和信号拾取器件,利用差动光斑尺寸变化探测原理,建立了微位移测量系统,结合光学显微成像系统,形成了高分辨力光学显微测头。将该测头应用于纳米三维测量机,对台阶高度样板和一维线间隔样板进行了测量实验。结果表明：该光学显微测头结合纳米三维测量机可实现纳米级表面形貌样板的可溯源测量,具有扫描速度快、测量分辨力高、结构紧凑和非接触测量等优点,对解决纳米级表面形貌测量难题具有重要实用价值。     

基于最小PDOP的跟踪仪顺次多站测量站位优化

工业机器人进行大型构件加工时，精确测量机器人与大型构件的相对位置关系是保证加工质量的关键。采用单台激光跟踪仪顺次多站法进行测量时，为了提高测量精度，充分考虑了激光跟踪仪的位置误差，对激光跟踪仪站位优化进行了研究。首先，探讨了激光跟踪仪测量误差主要来源，分析了顺次多站法测量原理；然后，基于最小位置精度衰减因子(PDOP)的方法进行了激光跟踪仪站位的优化，并给出了各站位位置测量精度最优的求解算法。最后，进行了站位优化前后的验证实验，结果表明：优化站位后测量系统的测量精度可提高50%以上，验证了站位优化方法的有效性。