超声高精度测厚系统的设计与开发

介绍以AT89C52单片机为基础研制的测量系统测量固体火箭发动机包覆层厚度的检测原理，论述了系统的硬件、软件设计思路和实现过程。     

高精度激光共焦半导体晶圆厚度测量

针对半导体晶圆厚度的高精度非接触测量问题与需求,提出了基于激光共焦的高精度晶圆厚度测量方法。该方法利用高分辨音圈纳米位移台驱动激光共焦光探针轴向运动扫描,利用激光共焦轴向响应曲线的峰值点对应物镜聚焦焦点的特性,分别对被测晶圆上下表面进行高精度瞄准定位;通过光线追迹算法精确计算出晶圆表面每个采样点的物理坐标,实现了晶圆厚度的高精度非接触测量。基于该方法构建了激光共焦半导体晶圆厚度测量传感器,实验和分析表明,该传感器的轴向分辨力优于5 nm,轴向扫描范围可达5.7 mm,6种晶圆厚度测量重复性均优于100 nm,单次测量时长小于400 ms。将共焦定焦技术有效地应用于半导体测量领域,为晶圆厚度的高精度、无损在线测量提供了一种新技术。     

基于LabVIEW的壳体包覆层成型运动控制方法

包覆层作为固体火箭发动机装药的重要组成部分,其厚度是火箭发动机的内弹道性能以及使用寿命的重要影响因素之一。现设计出一套采用刮涂工艺的包覆层自动成型系统,它包括机械系统和控制系统。控制系统提供了人性化的操作界面,拥有自动控制和手动控制两种控制方式,满足了不同场合的操作需求,多功能集成的一键操作降低了系统操作难度。试验结果表明:本套系统可以满足各项工艺要求。     

回转体零件装配同轴度误差的激光在线测量研究

给出了回转体零件同轴度误差的激光在线测量方案,应用激光位移传感技术实现了非接触、高精度的测点采集.同时,提出了传感器的空间布置和测试方案,基于该方案提出了同轴度误差的测量算法.实测结果表明,系统测量精度可达0.02 mm.     

高精度平面构件平面度及壁厚非接触测量装置研制

为实现纯铅、纯锡等软质金属平面构件平面度及壁厚的高精度、非接触式无损测量，本文提出一种基于双激光位移传感器的非接触式测量方法，采用CL-3000型双激光位移传感器以及高精度两维气浮运动平台构建了非接触测量装置，基于Qt开发环境和MATLAB程序，开发了运动控制与平面度、壁厚测量数据采集、处理程序。与三坐标测量比对结果表明，研制的非接触测量装置能够满足软质金属材料平面构件平面度及壁厚的高精度非接触式测量需求。     

动车车轴直径测量系统的设计与实现

针对轨道装备行业车轴检测技术落后,效率不高的问题,设计并实现了一种车轴自动化非接触快速测量直径检测系统。该系统利用位移传感器纵向扫描法来实现测量动车车轴的直径;介绍了车轴测量系统的部分机械结构组成原理;位移传感器在系统中的工作过程;指出了该系统存在的误差因素,采用直线搜索理论和最速下降算法相结合修正了位移传感器在扫描过程中激光不连续的误差,并求出该过程的最小距离,进而采用相对测量求出该车轴截面的直径。利用激光跟踪仪对横梁移动主轴的定位误差进行了温度补偿,取得了良好的补偿效果;通过实验论证了测量系统的数据准确性和稳定性;实验结果表明,系统的测量精度为0.007 mm,系统的重复测量精度为0.005 mm,具有操作快捷、测量速度快的优点。满足了在线非接触测量的要求。     

复合传感器在纸张厚度测量中的应用

本文介绍一种采用气动位移传感器及电涡流位移传感器组成复合位移传感器进行纸张厚度在线非接触测量技术。并介绍了实际样机的研制情况,分析了实测结果及误差因素。该系统测纸张厚度不受其水分、密度的影响,具有较高的测量精度。为非金属薄质材料的在线非接触测量提供了新的手段。     

集成激光位移传感器与线性编码器的自由曲面测量方法及系统

利用激光位移传感器在小测量范围内精度高和线性编码器大量程高精度、动态测量的特点,研究开发了一种大量程自由曲面非接触测量系统。分析了激光位移传感器和线性编码器的测量原理和特点,并对其进行了相关实验标定。以LabVIEW为系统软件平台,采用改进多项式自动跟踪算法对一球体截面进行了测量。实验结果表明:该系统测量稳定可靠,可对测量倾角≤±45°的自由曲面进行高精度测量。     

基于激光测距的火车车轴轮座直径非接触式测量方法研究

为了实现火车轮对压装前对车轴轮座直径的非接触式在线实时测量,在普通车床的横向溜板上换装上高精度激光测距传感器及其微调装置,根据激光测距传感器到车床轴线距离不变的原理,实现相应位置零件外径的准确测量。通过对两根已知直径的标准量棒的测量,对激光线仰角α进行了标定,消除了激光线仰角产生的误差,并分析了激光线摆角β的误差影响,此测量系统能达到轮对压装工艺要求的测量精度。     

基于激光微位移的轴瓦厚度多点检测系统

为实现轴瓦厚度的多点检测,基于激光微位移技术,设计了一种轴瓦厚度的非接触的多点测量系统。论述了整个系统的测量原理、数学模型,介绍了系统的3个主要组成部分一进出料机构、测量机构和分选机构的组成;采用把轴瓦压入模具的方法,解决了自由弹张量对测量的影响;并设计了基于LabVIEW语言平台的计算机实时数据采集系统,实现了轴瓦厚度的快速准确采集,满足了轴瓦厚度在线实时分选的要求。     

板材移动式在线厚度测量系统设计

介绍了一种板材移动式在线厚度测量系统。该系统采用数据库、工控机(IPC)、可编程控制器(PLC)及激光位移传感器,提高了板材的质量以及测量的在线自动化程度。与传统板材检具测量方法相比具有以下优势:第一,采用PLC控制和激光位移传感器测量,具有自动化程度高、在线性高、精度高和测量节拍快的特点;第二,系统实时绘制测量厚度曲线,可以快速直观地看到板材各个测量点位置的实际情况;第三,板材产品数据库的建立有助于企业对板材厚度测量系统的维护,可以快速地通过数据库更新产品信息。     

基于激光-CCD的高精度在线测厚系统研究

通过对各种测厚传感器性能指标的综合评价，以及对多种厚度测量方法的对比研究，提出了一种以激光传感器和CCD扫描技术相结合、以计算机控制技术为核心的厚度测量的新方法。实际测量现场中，步进电机突然制动所引入的外来振动干扰以及因环境温度变化所导致的工作台变形都是导致厚度测量误差的重要因素，联合对振动系统的建模分析与对测点位置实时标定，以在线补偿测量误差，由此共同构建一个复合板厚度在线监测系统。实际应用结果表时，该系统可有效抑制外来诸多干扰因素的影响，从而实现了复合板厚度的在线高精度测量。     

基于一种便携式测量仪的轨道车辆轮径测量方法

为快速、精准、便利地测量车轮滚动圆直径,设计了一种测量方法。此方法基于一种便携式非接触测量仪,利用激光位移传感器作为其测量传感器,通过CCD视觉检测技术和DSP技术实现了对车轮滚动圆直径的非接触测量。根据非接触测量原理的需要设计了一款车轮直径测量辅助工装,通过测量仪和辅助工装的联合运用,实现了对列车车轮直径快速、精准、方便地测量。     

城轨车辆轮对尺寸在线测量系统的研制

针对城轨车辆轮对测量费时费力的问题,基于激光轮廓扫描传感器技术,开发了一种城轨车辆轮对尺寸在线测量系统。系统采用将激光轮廓扫描仪和激光位移传感器布置在钢轨的内外两侧。将轮廓扫描仪发射的激光线投射到车轮踏面上,实时测量经过测量区域内的车轮踏面外轮廓,并对测量结果进行插值运算、数据平滑运算等算法处理,获得车辆轮对的轮缘高度、轮缘厚度、车轮直径等主要参数。通过对测量结果数据分析,该系统可以完成运行中地铁车辆轮对参数的自动测量。     

用于惯性约束聚变靶丸测量的激光差动共焦传感器

针对目前原子力显微镜等方法只能测量激光惯性约束核聚变(ICF)靶丸外表面等难题,研制了高精度、非接触、小型化的激光差动共焦传感器(LDCS).该传感器基于差动共焦原理,利用激光差动共焦轴向响应曲线的零点对靶丸内外表面和球心分别进行定位,并结合物镜微位移驱动技术,实现靶丸内外表面和壳层厚度的高精度测量.该方法减少了靶丸表面的反射率、倾斜等因素对测量瞄准特性的影响,显著提高了系统的抗干扰能力.将传统的显微成像与差动共焦测量光路进行有机融合,实现了对被测样品的精确瞄准.初步实验与理论分析表明:当测量物镜的数值孔径NA为0.65时,LDCS的轴向分辨力优于5 nm,信噪比优于1 160,过零点的标准偏差为10 nm.该传感器为激光惯性约束核聚变靶丸测量提供了一种新的技术途径.     

光纤位移传感器的研制与应用

讨论了通过控制实现位移的测量和显示，运用单片机作为中央处理器处理数据以及控制系统动作，采用随机型光纤位移传感器和半圆型光纤位移传感器，使用电子线路对光纤位移传感器的信号进行处理和线性补偿，扩大了传感器的测量范围。利用反射式光纤位移传感器的工作原理，通过对反射光强信号的检测，提出了一种用于轧辊磨损度在线非接触检测的光电检测法。     

原位校准高精度测力系统研发

根据固体火箭发动机原位校准系统要求推力精度高、稳定性好和无超调等特点,研发了一套原位校准高精度测力系统;IPC集成运动控制卡,控制交流伺服补偿液压控制系统,以标准力值为输入,HBM数字式精密测量放大器采集的力值为反馈信号,控制交流伺服装置位移,实现了力值高精度控制。试验表明,该控制系统工作稳定可靠,能够满足发动机静态校准精度要求。     

基于激光传感的缸套-活塞环油膜厚度检测

介绍了一种可用于高速、实时地测量运动物体位移的CCD激光位移传感器测量系统.该传感测量系统由位移激光探头、控制器、直流电源以及装有驱动软件的计算机组成.在缸套-活塞环试验台上模拟缸套-活塞环间的润滑油膜情况,并利用该实验装置实现基于激光位移传感的缸套-活塞环油膜厚度的测量.期待为缸套-活塞环配副润滑特性提供一种定量评价的方法.     

未知相对位置条件下回转体厚度的双激光检测

为了实现对大型空心回转体厚度的测量,提出了一种基于双激光位移传感器的非接触扫描检测方法。在回转体与双激光位移传感器相对位置未知的条件下,分析了由回转体安装偏心以及传感器光轴与原点不共线时所引入的测量误差,建立了双传感器信号与被测位置厚度之间的数学模型。并借助于相关理论相位差计算法、牛顿迭代法以及循环平移方法,将实际厚度值从传感器信号中提取出来。对回转体厚度检测算法的仿真实验表明,当检测信号中干扰分量的幅值不大于0.3mm时,算法检测厚度的相对误差总体保持在0.5%以内,并将此作为调整旋转台转速的依据。分析实验测量数据发现,两路信号的最大相对平移量为4;通过对数据进行偏心补偿以及平移,本厚度检测算法的测量重复性误差不大于0.05mm,可以实现在随机位置状态下对回转体厚度的高精度检测。     

基于CCD的在线厚度测量方法研究

基于光学三角法的测量原理,采用CCD作为光电转换器件,根据成像于CCD上的像点的位移变化来实现物体厚度或微位移变化的测量方法,具有高精度、高灵敏度等优点.该方法能够实现在线动态检测和非接触测量.