基于MSComm控件下的激光跟踪系统串口通信研究

为了实现控制台对激光跟踪系统的测量控制,设计了一种基于MSComm控件下的串口通信.控制台与激光跟踪仪之间采用了两个串口进行连接,通信协议为RS422,串口一发出触发信号,串口二进行信号采集,整个编程环境在Delphi下进行,程序中通过MSComm控件采集信号和对信号进行处理,给出了程序部分关键代码.通过实验测量,程序运行良好,最终达到了对激光跟踪仪角度信号的提取和对被测物体角度测量的目的,系统有良好的测量精度和灵敏度.     

激光跟踪仪测角精度评定方法

本文以Leica AT901＿B激光跟踪仪为测试仪器,进行测角精度的评定研究。由于缺乏严密的角度检校标准,本文参考经纬仪／全站仪系统检校规范,提出以常规的角度检校模型为基础,采用全圆方向观测法获取数据,通过坐标反算观测值来计算系统轴系误差2C值和I角误差,并通过最小二乘平差原理解算系统水平角误差和垂直角误差。该方法基于严密的经纬仪／全站仪角度检校模型,真实地反映了激光跟踪仪的轴系误差和测角精度。通过数据的平差解算,求得AT901＿B的水平和垂直测角精度分别为0．54″和0．52″,由此评定出AT901＿B激光跟踪仪的实测精度符合其标称精度。     

激光跟踪测量系统软件设计

激光跟踪测量系统在航空航天、汽车制造、高能粒子加速器准直测量等工业大尺寸精密测量领域有着广泛的应用。本文针对激光跟踪测量系统的应用需求和特点,设计了基于VC++的激光跟踪测量系统软件。该软件通过TCP/IP协议实现与系统硬件的网络通讯;集成了误差补偿功能,可对系统测距和测角值进行实时误差补偿;可对系统数据进行数据处理分析;根据用户需求对系统数据进行数据库管理;并利用VTK技术实现数据库中所有数据的三维实时显示和相关人机交互操作。实验结果证明该软件可有效地实现激光跟踪系统的坐标测量及相关功能,满足激光跟踪测量系统用户的需求。     

样条函数在激光跟踪仪测距补偿中的应用

激光跟踪仪测距精度取决于激光干涉仪(IFM)和激光绝对测距仪(ADM)的精度,就目前技术水平而言,IFM测距精度远高于ADM测距精度,因此需要对ADM测距误差进行修正。本文采用三次样条函数对激光跟踪仪全程ADM测距误差进行修正,并与线性误差修正方法进行了对比,结果显示三次样条函数能够更好地拟合误差曲线,改善修正后残余误差的均方差,均方差为0.007 mm,优于最小二乘直线拟合,从而提高激光跟踪仪测距精度和空间测量精度。     

二维自跟踪视觉准直测量系统

为了提高自准直仪的测量精度和降低人眼瞄准的劳动强度和主观误差,提出一种基于机器视觉的二维自跟踪视觉准直测量系统。该系统由光学准直仪、CCD和图像采集卡等组成。以面阵CCD代替人眼对自准直仪的十字分划板图像进行瞄准;采用图像不变矩自动搜索算法和hough变换、亚像素细分等方法实现对小角度的自动精确测量。实验结果表明,该系统测量范围达到±15',最小分辨力优于0.1″,与MJS双频激光测角系统比对误差在0.6″以内,测量精度高于MJS,而且操作方便,易于推广。     

高精密角度分度测量控制系统的研究

研制并开发了用于角度标定的高精密角度分度装置及其测量控制系统,装置采用永磁直流力矩电机驱动精密轴系主轴的运转来带动分度盘的转动,以圆光栅测量系统检测主轴的转动角度,为了实现角度的零误差分度定位控制,转动角度的分度控制采用了闭环自动控制系统。研究分析了圆光栅测量信号处理中信号细分形成的系统非线性误差对装置分度精度的影响,建立了误差修正模型,通过误差补偿,系统在±5°的角度测量范围内分度控制精度达到±0.2″。     

高压计量装置一体化误差校验系统设计

传统高压电能计量装置的整体误差采用综合误差法得到,不符合国际电工委员会规定的基本原则。本文设计一种高压计量装置一体化校验系统,重点介绍该系统的脉冲检测装置和后台软件。脉冲检测装置由光耦采集模块,ARM核控制模块和RS232通信模块等组成。后台软件包括预热、参数录入、串口通信、有功校验和无功校验等功能组成。实验结果验证了该方案可行性。     

被动式激光跟踪测量方法及其误差补偿技术

针对主动式激光跟踪仪跟踪测量系统复杂、研制成本高的问题,提出了被动式激光跟踪方法用于测量目标点的空间坐标。首先基于HTM方法建立被动式激光跟踪测量系统的误差分析模型,提出相关误差参数的检测方法,在对测量误差进行补偿后,被动式激光跟踪测量系统的空间坐标测量误差从550 μm降低为150.8 μm。为进一步提升测量精度,采集经误差补偿后的残余误差作为样本数据,利用BP神经网络对样本数据进行训练;利用训练好的BP神经网络模型对被动式激光跟踪测量系统的残余误差进行补偿,空间坐标测量误差从150.8 μm降低为51.6 μm。相较HTM误差补偿方法,HTM+BP神经网络模型的补偿效果提升了65.8%。     

CAN总线综述及其应用实例

本文介绍了CAN总线的基本知识,对其技术指标进行了叙述,并介绍了一个基于CAN总线的应用．采用VB语言编程,利用CAN现场总线技术以及华控RSM智能模块搭建分布式监控系统的逻辑结构,采用CAN2．0通讯协议实现上位机与模块的数据通信。详细介绍了RSM04隔离型脉冲输入计数器模块与上位计算机的连接与通讯实现。在实验过程中模拟了信号发生源,其发出的信号经模块采集后送至上位机．执行计数值程序后,可以读取计数结果。     

光电跟踪误差校准技术的研究

研制光电跟踪仪校准系统,利用激光跟踪仪跟踪光电跟踪仪并采集测量数据,剔除其中存在的粗大误差得到有效数据,采用球面拟合最小二乘法确定光电跟踪的中心。建立合理的坐标转换模型,实现激光跟踪仪的中心向光电跟踪仪的中心坐标转换,并将二者的测量数据进行对比得到校准结果。利用VB和MATLAB软件结合的方法对数据进行分析与处理,提升运算效率。举例给出光电跟踪仪校准系统的测试结果,并对其不确定度进行分析,证明了此校准系统的可靠性,为跟踪及瞄准系统的参数校准提供了参考。     

基于Zynq的三重四极杆质谱仪数据采集系统研究

设计了一套高速数据采集系统,系统基于Xilinx Zynq-7000系列全可编程平台,在Zynq内部实现了数据采集时序控制、高速脉冲计数、异步先进先出存储器(Frist in First out,FIFO)控制等功能。该系统中计数器为32位,采样频率400MHz,误差≤0.035‰。设计了信号调理电路,该电路实现了从离子脉冲信号到Zynq可直接接收的LVTTL电平转换功能。将该系统接入三重四极杆质谱仪进行聚丙二醇(Polypropylene glycol,PPG)质量分析实验,可得到高质量的谱图。该系统具有集成度高、大量程、高精度等特点。     

正弦波形同步采样条件的识别与判定

针对正弦信号同步采样的定量判定,以及不同步采样时同步误差的定量评价,提出了一种基于四参数拟合的评价判定方法,可避免同步判定时影响分辨力的 ±1的计点误差.在此基础上,定义并实现了同步误差的定量评价.在实际正弦曲线、方波曲线和三角波曲线的采集测量实验中,验证了所述方法的正确性及可行性.使用单频数字滤波处理后,将其推广应用...     

现场动平衡测试系统

对现场动平衡测试系统的各个功能模块进行了介绍,主要包括传感器的选择,其中,采用ICP压电加速度传感器测量加速度,采用光电计数传感器测量转速;下位机整体模块以及信号采集电路的具体实现思想;上位机软件采用了LabVIEW语言以及测试系统中上位机的具体设计方案.     

基于FPGA的齿轮测量仪防抖动系统

提出了一种基于FPGA的齿轮测量仪防抖动系统的设计方案,系统主要由四倍频细分辨向模块和防抖动模块组成.光栅信号通过四倍频细分辨向模块实现信号的细分,提高了测量精度,细分后的信号通过防抖动模块中的反向脉冲计数模块、正向脉冲消除模块消除由于机械结构的抖动产生的测量影响,系统采用由上而下的设计方法,运用Quartus II软件的图像设计和程序设计相结合的开发技术,实现了防抖动功能,避免了测量误差,提高了齿轮测量仪的测量精度.     

A high-performance EIT system

This paper presents the development of a new electrical impedance tomography system for online measurement of two-phase flows with axial velocities up to 10 ms/sup -1/. The system is designed in a modular fashion and can consist of several data acquisition modules and computing modules. The data acquisition module includes a voltage controlled current source with a direct-current-restoration circuit, an equal-width pulse synthesizer unit and a synchronized digital demodulation unit. A new concept of current switching scheme is developed to enhance the ac coupling speed. The computing module includes a digital signal processor (TMS320C6202/6713) with memory, multichannel buffered serial ports and an IEEE1394 communication interface. Several DSP modules can be pipelined for a series of tasks ranging from measurement control to image reconstruction to flow velocity implementation. The performances have been tested and some trial results are reported. A data acquisition speed of 1164 dual-frames (2.383 million data points) per second has been achieved with a root mean square error less than 0.6% at 80 kHz in static test application. An application in the measurement of vertical oil-in-water pipe flow is reported.     

1.2 km标准基线环境参数自动测量系统研制

为提高野外测量折射率补偿实时性,研制了1.2 km标准基线环境参数测量系统,该系统采用一种硬件分组和软件并行采集方案,将系统传感器数据采集的正确率提高到98%以上,82个传感器完整循环采集一次的时间小于7 s。计算出传感器7 s采样间隔温度变化量,分析评估折射率补偿结果,为野外标准基线测量提供科学的视角,量化寻找基线理想的测量时段,使延时温差小于0.05℃,高精度测距仪基线测量时的折射率修正误差控制在5×10^-8内。     

计量型扫描电子显微镜测控系统研究

为了解决扫描电子显微镜(SEM)在100 nm以下的微纳几何结构尺寸精确测量方面的不足,实现SEM测量值的量值传递与溯源,研制了一套计量型SEM测控系统。该系统主要由位移台运动控制模块、激光干涉位移测量模块和图像采集与处理模块组成,基于LabVIEW图形编程语言开发了测控系统上位机软件。对1μm×1μm二维栅格样品进行尺寸测量实验,结果表明,该计量型SEM测控系统运行稳定可靠,且在10μm测量范围内的测量值示值误差优于10 nm。     

一种皮秒单光子计数光谱仪数据采集系统

针对皮秒时间相关单光子计数光谱仪中多道分析仪传输速率不高的情况,在荧光光谱测量中的多道定标技术的基础上,提出了采用 PCI 总线的数据采集卡改进方案。该方案以存储器中不同的地址作为测量中不同的道,将以 FPGA 实现的高速计数器按选定时间间隔的计数结果存入相应道中,存储器中数据经 PCI 总线读入内存并分析处理,从而取代原系统中的多道分析仪。实验结果显示,数据采集卡传输速率达到 20MB/s,比多道分析仪提高了 200 倍。     

基于图像识别和GPS技术的全自动补偿式微压计的设计

传统的补偿式微压计测量采用手动测量、人眼读数的方式实现数据的获取,人眼读数误差所引入的不确定度在装置整体不确定度中占有很大比重。本文研制了一种全自动补偿式微压计,利用高清摄像头代替人眼读数,利用软件对所采集的图片进行逻辑分析,同时增加传统补偿式微压计不具备的实时液相温度测量、实地重力加速度测量及大气压测量功能,有效减小各影响量对测量结果的干扰。采用滑台电机控制位移,进一步提高测量准确度。经实验证明,本文研制的全自动补偿式微压计具有很好的准确性与可靠性。     

测量与信息技术

测量是获取信息的重要手段。科学研究、生产、高科技发展都离不开测量。测量技术发展的重要特点是它与信息技术的融合,这是提高测量精度、在线和动态测量、复杂参数和复杂环境下测量、智能测量的需要。这一融合贯彻始终,它包括信号调制与解调、采样与重构、信号融合、数据压缩、滤波、信号变换、时间序列分析、谱分析、数据拟合与建模、模式识别、神经网络、仿真与虚拟、误差分离、误差补偿、冗余技术、决策与智能技术等,它们互相支持。章通过三坐标测量机误差补偿、圆度和轴系误差测量,以及大型工程的柔性坐标测量系统,介绍其在提高测量精度、优化、自标定、丢失信息自恢复、系统重组等方面的作用及其关键技术。