双纵模He-Ne激光无导轨大尺寸测量仪研究

一种基于拍波干涉原理的无导轨大尺寸测量系统已研制成功.它以双纵模热稳频He-Ne激光为光源,其两纵模生成于同一振腔内具有天然同轴的优势,在整个测量范围内不会发生光束分离.两纵模频差约790MHz,拍波波长约380 mm.其稳定度(即拍波波长稳定度)与激光频率稳定度相同,在无空调并有冷热气流吹拂时可保证不低于10-7.两纵模频差以拍波节点为对准标志,采用自适应滤波和小波锐化器有效滤除噪声,从而提高了节点检测的测量精度.测量起点和终点到最近节点的距离由同一光源分出来的双频干涉仪精确测定,分辨力为0.08 μm.经实验验证:系统的测量范围大于20m,测量不确定度优于30 μm/10m.     

可调整光程的激光测长机

为进一步提高激光测长机的测量精度及可靠性,满足高精度长度尺寸的计量检定要求,研制了一种可调整光程的激光测长机。采用激光干涉仪作为测量基准,结构设计符合阿贝原则,同时,可根据被测长度的大小调整激光干涉仪和测量组件的安装位置,提高了测量准确度。并对影响激光测长机测量准确度的误差进行了不确定度分析。实验结果表明,该激光测长机的测量准确度达到了±(0.5μm+1.5×10-6L),测量重复性为0.2μm。满足高测量精度及高可靠性等技术指标要求。     

大尺寸支承孔系同轴度激光测量系统及其精度分析

本文对于大尺寸支承孔系同轴度的激光测量系统进行了说明与精度分析,给出了激光测量系统的结构和数学模型,讨论了各种系统误差和随机误差对于测量精度的影响,提出了测量系统的精度公式.分析结果表明,该方法的测量精度可以满足大尺寸直线性和同轴度测量的要求.     

模场直径检测中A类不确定度分量的实验评定

分析了以PK2500光纤测量系统为基础的单模光纤模场直径(MFD)检测的不确定度,用实验方法评定了A类标准不确定度的五个主要分量,并进行了实验验证.结果表明:该装置的模场直径扩展不确定度(k=2)＜0.13μm,测量重复性＜0.025μm,测量稳定性＜0.015μm.     

双频激光远程直线度/同轴度测量系统

介绍了一种基于横向塞曼双频激光的直线度 同轴度测量系统 ,与纵向塞曼系统相比 ,舍去了 1 4波片 ,减小了仪器尺寸 ,从原理上消除了由于 1 4波片相位延迟不是严格 90°造成的非线性误差 ;符合共路原则 ,对空气扰动有较强的抑制力 ;具有自适应性 ;信号处理采用比相技术 ,测量精度可以达到 0 .1° ;测量元件可以暂时移出光路 ,挡光后数据能够自动恢复 ;80 98单片机系统智能化稳定的频差在 10h内变化量小于 0 5kHz ;系统稳定性为 2 μm h ;示值线性相关系数优于 0 9999;适于远程准直和同轴度测量     

圆结构光系统深孔圆度测量方法研究

圆结构光系统测量深孔(通孔)圆度时存在激光器、相机和深孔难以保持平行或同轴的问题,导致无法测量准确的圆截面,从而产生系统误差。搭建了基于圆结构光的测量系统,分析了系统误差的产生机理并提出了一种基于圆结构光系统测量圆度的方法,可对系统误差进行一定补偿：首先,获取待测深孔的内表面高分辨率三维点云,拟合点云轴线,通过刚体变换将三维点云变换到深孔轴线与相机光轴平行的位置;然后,选定一个测量截面,搜索该截面上的点和与该截面范围较近的点作为圆度评定点;最后,采用网格搜索算法完成圆度评定。测量实验的结果表明,该方法对于圆度误差的补偿效果良好,其中测量不确定度为4.78μm。     

模场直径检测中A类不确定度分量的实验评定

分析了以ＰＫ２５００光纤测量系统为基础的单模光纤模场直径（ＭＦＤ）检测的不确 定度,用实验方法评定了Ａ类标准不确定度的五个主要分量,并进行了实验验证。结果表明：该装置 的模场直径扩展不确定度（ｋ＝２）＜０．１３μｍ,测量重复性＜０．０２５μｍ;测量稳定性＜０．０１５ μｍ 。     

基于误差椭球的激光测量系统的不确定度分析

为了对3维激光扫描技术的测量精度做出评估,以激光雷达测量系统为研究对象,基于误差椭球理论建立了测量系统的点位误差模型;依据点云平面误差椭球的分布特性,提出了点云拟合平面的不确定度模型,用于评估与拟合平面关联的尺寸测量精度;通过对箱体类物体高度的测量实验,获得了实际测量不确定度,并与模型仿真结果进行了对比。结果表明,该模型可较准确地估算出高度的测量不确定度,从而验证了其有效性及实际意义。     

直流数字电压表的不确定度评定

详细叙述了直流数字电压表测量结果的不确定度评估,分析了影响测量不确定度的原因,计算了各不确定度分量并给出合成标准不确定度。通过对测量结果不确定度分析,提高了测量准确度和工作效率。     

基于激光原理的曲臂测量系统研制

本测量系统是为解决某单位生产的典型通用关键件--曲臂的各参数测量而专门设计研制的.该系统在激光狭缝扫描原理的基础上,采用激光检测技术、精密机械技术、光电传感技术、现代电子技术与计算机技术,从而实现了对曲臂两臂的平行度误差和轴径尺寸误差的非接触测量.实验证明该系统平行度测量分辨率为0.01 mm,重复性精度为土0.01 mm;轴径尺寸测量范围φ40～180 mm,分辨率为1μ m,重复性精度为±5μm.该系统成功解决了企业在生产加工过程中形状复杂、重量与尺寸较大的工件只靠工艺保证而不能进行检测的实际问题.     

A non-contact gear measurement method based on laser vision

In order to classify the gears and achieve high precision measurement results, a non-contact gear measurement system based on the laser vision is developed in this paper. The laser vision precision measurement method （LVPMM） is pro- posed to ensure the accuracy. Experimental results indicate that the gear measuring uncertainty is 2.1 /am. The preci- sion can satisfy the gear measurement requirements for two-grade or under two-grade standard gears in industry, and can classifv the gears very well     

大型机械零部件孔同轴度测量技术研究

本文提出测量大型机械零部件孔同轴度的新方法。采用单模光纤尾纤半导体激光器作光源的激光准直系统为测量提供的基准线。同轴度由多个截面的光斑中心坐标值和圆周采样数据按一定的算法计算。测量结果表明,该方法具有良好的可行性和灵活性。该系统可用于大孔同轴度的高精度测量。     

激光跟踪绝对测长多边法三维坐标测量系统

现今随着大型工件制造、装配需求的增加,对此类产品的制造装配精度的需求也在不断地提高。高精度的测量和控制成为制约高端制造业发展的一个重要因素。对此文中研究了一种基于激光跟踪绝对测长多边法三维坐标测量系统,该系统由四台绝对距离测量激光跟踪仪和上位机构成,既充分利用了绝对激光干涉测距的精度优势和断光续接的能力,又避免了传统激光跟踪仪角度测量带来的误差。同时,为提高自标定算法的精度,提出并研究了一种依赖距离的残差模型。通过实验表明,该系统实现了在20 m大范围空间内小于20 m的测量误差,测量不确定度为12.3 m。较之单台绝对激光跟踪仪系统的精度有很大的提升,实现了在工业现场在线、高效、精密的三维坐标测量。     

双通道热红外标准辐亮度计定标方法研究

黑体辐射源作为初级标准,其辐射特性的测量精度决定了整个标准传递链路的不确定度。为了提高黑体的辐亮度测量精度,研制了一台可直接观测黑体辐亮度的双通道热红外标准辐亮度计。根据仪器的工作原理,采用自行研制的高精度水浴黑体获取标准辐亮度计的定标系数。实验结果表明,该辐亮度计的1 h信号非稳定性优于0.3%,定标系数拟合不确定度优于1.23%,5 m通道整体不确定度为0.39%,10 m通道整体不确定度为1.3%。可实现黑体辐亮度与实验室辐射标准之间的传递。     

纳米尺度标准样片光学表征方法的研究

重点研究了纳米尺度标准样片的光学表征方法。采用基于纳米测量机(NMM)的激光聚焦传感器(LFS)和扫描白光干涉传感器(SWLIS)分别对平面尺度的标准样片和台阶标准样片进行了测量、分析与比较。实验结果表明,利用该纳米测量机LFS对标定值为3μm的TGZ1一维栅格样片进行测量,其扩展不确定度为4.2 nm,实现了精确表征。利用SWLIS测量方法对标定值为49.217μm的SHS8-50.0高台阶标准样板进行测量,测量不确定度分析结果为0.065 7μm,实现了采用光学检测技术跨尺度对纳米尺度精密器件和结构进行表征。扩大了基于纳米测量机光学表征方法的应用范围,有利于纳米几何量量值溯源体系的建立。     

Prozeßlenkung bei unsicheren Meßergebnissen

Metrology plays a key role in production surveillance and production control. The accuracy of production processes is assessed on produced parts using measuring instruments. Because of the measurement uncertainty the measured values are never accurate but are affected by deviations. In micro and nano technology acceptable deviations range from 0.01 to 1 μm, e.g. on gears and crankcases. To measure such deviaions measuring instruments with a measurement uncertainty of the order of nanometers are definitely necessary. This is especially so because measurement deviation leads to evaluating the process as less capable than it actually is. The higher the uncertainty of the measuring instrument used for measuring the produced parts is the less quantities for describing process capability become. This paper describes the impact of measurement uncertainty on process and product evaluation reliability in micro and nano technology with special consideration of process control.     

基于LVQ神经网络风电机组齿轮箱故障诊断研究

针对风电机组齿轮箱故障诊断技术的不足,提出一种基于LVQ神经网络的故障诊断方法,利用小波分析方法对某风电机组齿轮箱正常状态、磨损故障和断齿故障状态下的振动信号进行降噪处理,在时域和频域内提取了5个特征参数对所建立的模型进行训练。为了检验模型的实际诊断能力,与标准BP神经网络的诊断结果进行对比。仿真结果表明:基于LVQ神经网络的故障诊断速度更快、准确率更高、泛化能力更强,验证了所提出方法的实用性和有效性。     

基于高频方差熵清晰度评价函数的聚焦三维测量方法

图像清晰度评价函数是聚焦恢复深度法（Depth from Focus, DFF）实现三维形貌测量的核心,直接决定了深度方向的测量精度。文中提出了一种基于高频方差熵的图像清晰度评价函数,与常用函数对比了清晰度比率、灵敏度因子两个定量指标,结果表明所提函数优于常用函数。通过对所提函数获得的清晰度评价曲线进行高斯曲线拟合,实现了深度方向聚焦位置的精确计算。对文中方法开展了聚焦重复性与标准台阶高度测量测试,重复性聚焦实验的测量标准差为2.82 μm,台阶高度测量标准差为12 μm,验证了文中方法用于高精度非接触三维测量的可行性。