光学三角法全视场自扫描测头的设计与研究

本文基于光学三角法测量原理,设计了一种通过改变光平面与成像光轴夹角来实现对视场内被测零件表面扫描的视觉测头。通过紧凑的旋转镜片反射机构驱动光平面在物空间做扫描运动,将全视场自动扫描功能封装在在线结构光视觉测头内部,使扫描成为线结构光视觉测头的一项内置功能。光定位精度实验以及尺寸测量的重复性精度实验均表面这种设计方法的可行性。这种自扫描测头对中、小尺寸零件三维尺寸的快速检测有重大的实用价值。     

激光三角测头的改进设计

激光三角测头的改进设计＊杨志文（长春光学精密机械学院长春１３００２２）０引言激光三角测头作为位移传感器已广泛用于三维轮廓的非接触检测中。为提高检测精度，Ｌｕｘｏｎ和Ｐｏｒｋｅｒ提出探测器受光面倾斜放置的方案〔１〕。之后，Ｚ．Ｊ１等人提出扩大其检测范围...     

激光三角法内孔测头固有几何参数标定方法

为了实现对内孔零件几何参数的完整测量,内孔测头除包括激光三角位移传感器外,还应包括带动传感器回转的机构和支撑壳体.受被测孔自身尺寸和传感器测量范围的限制,传感器回转轴线与其发射激光束可能因异面而存在偏心值a;此外,传感器输出的测量值是参照传感器内某一平面,但传感器回转轴线与该参考平面间也会存在偏移距离b.a和b是此类内孔测头的固有参数,与测量结果直接相关,但在整个测量过程中不变,需要对其进行参数标定后才能用于内孔几何参数的精密测量,最后提出一种标定此类内孔测头参数a和b的方法,并进行了实验验证.     

模拟测头标定的研究

在分析模拟测头工作原理的基础上，以英国Renishaw公司SP600M模拟测头为实例，建立模拟测头标定的数学模型，提出简单快速的标定空间任意姿态模拟测头的方法。并讨论其误差补偿，以提高模拟测头的测量精度。     

坐标测量机高精度测头技术

介绍了坐标测量机高精度测头的研究发展现状;分析了接触方式,光学方式,扫描方式测头的优缺点,研究了日本松下公司研制的高精度测头测量原理;基于原子力微探针的基本原理,设计了一种新型的坐标测量机测头,指出了采用原子力准接触技术是测头向高精度发展的方向之一。     

高精度三维螺纹测量机接触式扫描测头动态特性研究

扫描测头是高精度三维螺纹综合测量机的核心部件,其动态特性严重影响了整机的精度。为了提高测量机的精度,对高精度螺纹三维尺寸测量线性扫描测头的动态特性进行了研究。首先分析了三维螺纹综合测量机用扫描测头的测量原理,然后建立了动态特性模型并提出了影响动态测量结果的因素,最后通过实验验证了这种测头结构的动态特性和测量处理方式的有效性。实验结果验证了影响因素的正确性,优化影响最大的采样间距因素可以过滤80%的无效数据点,从而使该段拟合平均残差平方和误差减小了91.0%,线性误差减小了67.4%,进而提高了三维螺纹测量机的测量精度。     

基于三角网格法的测头半径补偿方法的研究

用三坐标测量机进行复杂曲面测量时,需要对测头进行半径补偿.本文在对比各种测头半径补偿方法的基础之上,对三角网格法进行了研究.首先依据最小角最大原则对曲面进行三角网格划分,然后逐次求解每一个三角形的法矢量,并对测量数据进行测头半径补偿.三角网格法以曲面的法矢量为基础,这有利于测量方向与补偿方向一致,提高半径补偿的精度.     

非接触激光测头测量轴线标定系统

提出一种用于三坐标测量机的非接触激光测头的标定系统，该系统利用位置敏感探测器和特别设计的测头夹具机构对非接触激光测头测量光束的轴线进行调整，使其通过测头回转体的回转中心。文中对具体的夹具结构标定方法以及数据分析方法做了详细的论述。     

激光三角法测量位移

本文综述了激光三角法位移计的测量原理,讨论了各环节的设计要点,分析了影响精度的主要因素及解决方法,最后对该方法在实际中的运用作以简单介绍。     

三坐标测量机触发式测头误差分析

通过对三坐标测量机中广泛使用的触发式测头的简化模型进行受力分析,通过对测头模型预行程变化的定量分析,得到影响预行程的因素.     

基于三坐标测量机的反求工程扫描技术研究

以3D便携式光学三维扫描系统与三坐标机接触式测头配合的复合测量系统为对象,介绍了利用接触式测量方法和光学扫描方法获取零件三维数据的步骤,比较了2种方法的优缺点,并通过实例的操作,应用2种方法得到了零件的三维几何数据,并将数据进行处理后得到了光滑的曲面。     

扫描测头中CCD摄像机测量模型和坐标转换

基于激光三角法测量原理的扫描测头广泛应用于现代的工业生产中,现已成为人们研究的重点,而CCD摄像机是扫描测头的核心部位。本文通过介绍基于线结构光扫描测头的测量原理,引出了CCD摄像机的测量模型和坐标转换,使其成为研究扫描测头的核心技术。阐述了扫描测头在自主研制的关节臂测量机上的应用。     

三坐标测量机测头的测球半径补偿误差的计算

介绍了三坐标测量机的发展与测量头的分类 ,结合实例重点分析了触发式测头的测球半径补偿误差的产生原因、计算方法和预防措施     

非接触测量中激光扫描探头的研究

本文基于光学三角测量原理设计了一种高精度、多功能的非接触激光扫描探头装置,对该装置的性能特点进行了系统地研究,并用所设计的探头装置对几种不同的漫射面进行了实际测量,给出了实验结果,实验表明该装置精度优于2μm。     

测量造型中的CMM扫描技术

简要介绍了测量造型中应用的三维测量技术,并以实物模型为例重点介绍了基于三坐标测量机(CMM)的接触式扫描技术,认为接触式扫描技术在高精度测量应用中具有优势。     

视觉形貌测头在自由曲面测量中的应用

介绍了工作在三坐标测量机上的视觉形貌测头用于自由曲面非接触测量的测量原理，对系统结构参数进行了优化设计，通过立体视觉匹配技术的引入以及建立误差评定准则，实现了飞机发动机叶片的非接触测量。     

High‐Speed Scanning of Critical Structures in Aviation Using Coordinate Measurement Machine and the Laser Ultrasonic

Aviation is one of the know‐how spheres containing a great deal of responsible sub‐assemblies, in this case landing gear. The necessity for reducing production cycle times while achieving better quality compels metrologists to look for new and improved ways to perform inspection of critical structures. This article describes the ability to determine the shape deviation and location of defects in landing gear using coordinate measuring machines and laser ultrasonic with high‐speed scanning. A nondestructive test is the basis for monitoring microcrack and corrosion propagation in the context of a damage‐tolerant design approach. This article presents an overview of the basics and of the various metrological aspects of coordinate measurement and a nondestructive testing method in terms of high‐speed scanning. The new test method (laser ultrasonic) promises to produce the necessary increase in inspection quality, but this is limited by the wide range of materials, geometries, and structure aeronautic parts used. A technique combining laser ultrasonic and F‐SAFT (Fourier‐Synthetic Aperture Focusing Technique) processing has been proposed for the detection of small defects buried in landing gear. The experimental results of landing gear inspection are also presented. SCANNING 34: 387‐394, 2012. © 2012 Wiley Periodicals, Inc.     

扫描式数据采集测头半径的三维智能计算补偿

探讨了基于扩展的自组织特征映射神经网络的扫描式密集数据采集的测头半径三维补偿。构建了测头半径三维补偿神经网络模型及其训练算法。首先经过训练,神经网络将整个数字化点群数据分成许多子区域,每个子区域用一个微切平面逼近;然后对子区域的分类核心,即神经元位置权重,沿微切平面法矢方向进行修正;最后根据微切平面的法线,对测头半径进行三维补偿。算例表明所创建的测头半径三维补偿神经网络模型有效可行。     

Intermittent Process Measurement of a Freeform Surface Profile with a Circular Triangulation Laser Probe on a Machining Centre

This paper describes the development of a non-contact type system for measuring a freeform surface on a machine tool. A laser probe, model OTM-3A20 made by Wolf & Back Co., was integrated into a CNC machining centre as a non-contact sensor. An adjustment device for the laser probe was designed to minimise the cosine error caused by assembly inaccuracy. An alignment test of the measuring laser beam was carried out using a calibrated specimen. The systematic accuracy of the circular triangulation laser probe and a standard triangulation laser probe, with respect to the surface roughness, surface slope, and coating colour of the workpiece, was investigated by using an HP5529A laser interferometer system. The measuring system, which consists of a personal computer, a CNC controller of a machining centre, a Renishaw MP10 touch-trigger probe system, and the controller of the laser probe system, was integrated information-technically. Automatic measuring software was developed for the purpose of measuring path simulation, generation of NC codes, and error analysis of the measured data. The profile error of the tested object, measured by the laser probe and the coordinate measuring machine respectively was found to be within 45 μm. In this case, the tolerance of the designed part is about 50 μm, so the developed system can be applied to the inspection of mould production in bakelite according to the experimental results. ID="A1"Correspondance and offprint requests to: Dr Fang-Jung Shiou, Department of Mechanical Engineering, National Taiwan University of Science and Technology, No. 43, Section 4, Keelung Rd. 106 Taipei, Taiwan. E-mail: shiou@mail.ntust.edu.tw     

基于虚拟光笔的坐标测量系统探针结构的设计

针对光笔式测量系统模型的特征,基于虚拟光笔,建立了一种新的光笔结构。系统中采用的光笔共有10个控制点,设光笔前面6个控制点所在的平面与后面4个控制点所在的平面之间的距离为DFB。利用三坐标测量机主轴运动的高精度、高稳定性,构造了不同DFB的虚拟光笔。详细说明了虚拟光笔的构造模型,并通过实验证明了DFB参数对系统测量稳定性有着显著的影响,且DFB的最优值为80mm,通过精度对比实验进一步证明了该结论。