物面倾斜对激光三角位移测量精度影响的研究

在高精度激光三角法位移测量中，被测物面的倾斜对测量精度影响很大，本文利用光散射原理研究了物面倾斜角与激光三角位移计光电接收面上会聚光斑的光能质心的关系，进而推得了物面倾斜角与相应的倾斜误差间的关系式。实验结果与理论预计基本一致，在此基础上提出了校正倾斜误差的方法。     

激光导向的深孔镗新技术

本文介绍了激光测量刀具位置与倾斜角的方法、刀具状态与孔偏转的关系、刀具激光导向的方法、凸轮旋转角与刀具位移的关系,以及闭环控制方法。分析了激光导向加工时孔产生的误差,实验结果表明,采用激光导向的深孔加工新技术能有效地防止孔偏差。     

涡流测振仪测量主轴热位移的新方法—双向测量平均法

本文通过车床主轴热位移的测试与分析,指出用涡流测振仪位移挡单向测量有倾斜角的主轴热位移,存在误差,主轴倾斜角越大,误差越大。采用涡流测振仪位移挡双向测量取平均值作为实际热位移值,可提高测量主轴热位移的精度。     

一维有源相扫串馈形式阵列雷达测角误差分析

针对串馈形式一维有源相扫搜索雷达俯仰角度覆盖范围宽、色散角大以及雷达倾斜角存在造成的雷达方位角、俯仰角误差问题。依据各角度之间的几何关系,推导出了一维有源相扫相控阵雷达方位角度、俯仰角度与色散角、雷达倾斜角的关系公式。相比常规修正方法,无需复杂的坐标变换,计算量小,更利于工程实现。通过对雷达检飞数据分析,验证了修正算法的正确性、有效性,可以进一步提高类似雷达产品的角度测量精度。     

一维有源相扫串馈形式阵列雷达测角误差分析

针对串馈形式一维有源相扫搜索雷达俯仰角度覆盖范围宽、色散角大以及雷达倾斜角存在造成的雷达方位角、俯仰角误差问题。依据各角度之间的几何关系,推导出了一维有源相扫相控阵雷达方位角度、俯仰角度与色散角、雷达倾斜角的关系公式。相比常规修正方法,无需复杂的坐标变换,计算量小,更利于工程实现。通过对雷达检飞数据分析,验证了修正算法的正确性、有效性,可以进一步提高类似雷达产品的角度测量精度。     

卫星侧视成像引起的像点位移误差计算方法

目前在轨高分辨率卫星大多利用侧视成像提高其图像获取的灵活性和效率。卫星侧视成像情况下的像点位移误差的规律变得更加复杂。以航空摄影测量基本理论为基础,推导线阵CCD卫星侧视成像引起的像点位移误差计算模型,建立了像点位移误差与卫星侧视角度、像元位置、地物高度的数学关系。以Worldview-2星为例,计算得出其在不同侧视观测下、针对不同地物高度的像点位移,并对引起像点位移与影响因素之间的关系及其敏感程度进行了分析。     

外差干涉高帧速采样微位移的测量及误差分析

为提高微位移测量精度,在外差干涉测量原理基础上分析了非线性误差、激光稳频性及位相细分度等误差源.利用PhantomV12.1超高速数字摄像机对外差干涉采样,从采样图像灰度分布相关系数的周期性变化测量位移及其精度.结果表明：采样帧速与外差干涉位移分辨率成正比,高帧速采样能够降低变速运动及采样误差对测量精度的影响.在匀速微动条件下帧速低于1000FPS时精度提升显著,误差随被测物运动速度增加而变大.     

激光扫平仪垂直扫平误差测量方法研究

为了检测控制激光扫平仪垂直扫平面铅垂精度,对激光扫平仪垂直扫平误差进行了分析。利用球面三角形的正弦和余弦定理,推导了激光扫平仪垂直扫平面倾斜误差计算公式,建立了锥角误差和倾斜误差几何叠加的激光扫平仪垂直扫平误差数学模型,搭建了基于水平轴线对称布局的双光管专用检测装置,设计了先分项测量、后按数学模型叠加的激光扫平仪垂直扫平误差测量方案,并进行了测量试验验证。结果表明：采用所提方案获得的仪器不同姿态下垂直扫平误差测量结果的最大差值不超过6.3″,优于传统方案的16.5″,证明所设计的测量方案可行,构建的数学模型准确可靠。     

基于光电扫描的工作空间测量定位系统误差分析

为研究工作空间测量定位系统的误差传递特性,建立了单发射站方位角/俯仰角测量模型及双发射站单元坐标测量模型。提出了以扫描角测量误差为基础的精度评价方法,通过分析扫描角与方位角/俯仰角之间的测量误差传递关系优化了激光发射站的几何结构。推导了双发射站单元坐标测量误差传递函数,并通过对坐标测量误差空间分布规律的分析求出了双发射站单元的最佳测量位置。使用两台发射站测量了某大型夹具顶端平台的位移,并通过与激光跟踪仪进行数据对比验证了所得结构。实验结果表明,当扫描角测量误差控制在5″以内时,双发射站系统可在5m×5m×3m的空间内实现优于0.25mm的精度。     

一种使用面阵CCD的非接触位置测量系统

某型导弹填装车为发射车自动装弹前，需要获得两车之间精确的相对位置关系参数。本文介绍了一种非接触三维位置测量系统，该系统由一组面阵CCD探测器、实时图像处理及快速数据解算系统组成，对三卤钨灯目标与测量系统之间x,y,z,a的相对位置关系进行测量，介绍了测量原理，推导出了参数计算公式，并通过三角知识和误差理论对系统进行了精度分析。     

基于激光条带追踪的桥梁振动非接触测量方法

针对基于计算机视觉的结构位移测量方法存在对靶点要求高及光照依赖性强的问题,提出了一种通过竖直投射激光条带于桥梁结构表面,追踪光带中心以分析桥梁振动的新方法。通过大功率线激光器投射激光线至梁底面或顶面,倾斜拍摄激光线连续影像,利用改进灰度重心法亚像素追踪激光条带中心线位置在图像上的改变,几何换算得到桥梁振动位移时程曲线,进而可分析获得桥梁结构的动力参数。在室内实验条件下对简支梁模型桥进行了锤击强迫振动试验,以SONY 4K摄像机作为影像采集设备,LVDT位移传感器和加速度传感器作为传统数据采集设备进行了同步数据采集实验。分析结果表明,动位移测量结果以LVDT采集数据为参考,SONY摄像机所得结果相对误差极值为3.17%。模态分析结果以加速度传感器为基准来比较,摄像机对前二阶频率识别的相对误差极值为1.81%,表明动位移测量与低阶模态参数识别都取得了理想的效果,不同于加速度传感器所得模态振型空间精度受限于传感器数量,本文方法所得模态振型空间精度可达像素级,且几乎无环境光照改变干扰实验结果的困扰。该方法为非接触测量以识别桥梁自振特性提供了一条经济高效的新思路。     

基于视频的结构光光条中心提取方法

针对结构光测量系统,提出基于视频的结构光光条中心提取方法．首先,为了分析图像随时间变化的关系,将视频图像的每一帧的同一列像素提取出来,按照时间顺序排列成一幅图像．然后,把图像逆时针旋转臼角度（口角是激光平面和CCD传感器平面法线的夹角）,提取光条中心图像坐标．最后,把求得的光条中心图像坐标顺时针旋转口角,根据这个光奈中心坐标反求物体的三维轮廓．该方法利用视频图像各帧之间的相关性,有效地克服了颜色突变对光条提取的影响．实验表明,该方法能够有效降低光条中心提取的误差．     

基于固体成像器件的一种激光实时尺寸检测技术

本文在基于PSD的三角法激光测距原理和CCD图像处理技术的基础上,提出了一种遥测宽方法。本文介绍了这种测宽的原理、组成结构、测量过程、性能及误差。     

一种基于光楔干涉的激光准直系统

介绍了一种基于光楔干涉的激光准直系统：利用氦氖激光经准直、扩束后投射到固定在接收靶上的楔形光学平板上,产生的干涉条纹由光电传感器检测;将接收靶沿被测导轨移动,如果导轨有直线度误差,则接收靶过桥与导轨的接触点所形成的直线角度发生变化,这样干涉条纹就会发生移动;将光电传感器检测得到的干涉条纹移动量送入单片机系统,采用软件细分的方法,得到被测点相对于准直光束的偏移量。最后对该系统进行了对比与重复性实验。实验表明：用本套装置检测长度为40m的长导轨,直线度误差仅为674．961μm。     

激光三角法位移传感器测头设计

本文以直射式激光三角测头为例,导出了满足Scheimpfiag成象条件下的待测面位移与象位移间的准确关系,作为仪器结构参数设计的基础,并对提高测量精度和实用性的各项改进设计进行了分析。     

单纵模被动调Q脉冲激光频率稳定性研究

采用脉冲波形观察、干涉条纹成像和角度光强扫描3种方法相结合,设计并建立了进行单纵模(SLM)被动调Q脉冲激光频率稳定性测量的实验装置,同步获得光滑的脉冲波形、面阵CCD上的多光束干涉图像和角度扫描F-P标准具的激光透射强度曲线,通过比对分析实验结果表明,该脉冲激光的长期频率稳定性为10-7量级。     

一种激光扩束镜换位机构设计

为了获得不同的激光发散角,在激光发射光路中设计了一种调整激光扩束镜位置的机构。该机构以带有精密丝杠和高精度滑轨的直线移动台作为直线运动轨道,利用直线位移传感器作为位置控制元件,实现激光扩束镜位置变换和精确定位。在介绍激光发射系统工作原理的基础上,给出了换位机构的设计方案、定位精度检测方法及检测结果。结果表明,该机构的重复定位误差不大于1.2″,具有结构简单、成本低、定位精度高等特点,可以在工程实际中推广使用。     

基于双目视觉的激光位移传感器标定方法

为了提高激光位移传感器在工业机器人末端坐标系下的标定精度,提出基于双目视觉的激光位移传感器标定方法. 该方法通过双目视觉技术重建激光光束投影在平面上的光斑位置,利用手眼标定参数将光斑位置转换至机器人末端坐标系,同时利用最小二乘方法将光斑拟合成光束直线,获得机器人末端坐标系下的传感器光束方向及零点位置以完成标定. 该方法可同时标定机器人末端上的多个激光位移传感器,无须采用有精度要求的辅助工件标定,具备精度高,鲁棒性强优势. 基于标准球的精度评价实验结果显示,在3倍标准差范围内该方法标定后的激光位移传感器测量精度范围为0.038 6±0.025 8 mm,满足机器人加工要求.     

基于差分激光三角法的薄零件厚度测量研究

为了精确自动测量薄零件的厚度,设计了一种基于差分激光三角法的厚度测量系统。利用双路激光对称布置,由两个CCD接收上下光路的反射/散射光斑,实现薄零件的厚度自动测量。采用平行直线双线性查表法标定测量系统,进行了标定实验和厚度测量实验。多次实验表明,系统的标准差均小于0.009。