线阵CCD非接触直径测量系统设计

为解决直径测量系统中存在的对工件有磨损、测量精度低、无法实现动态测量的问题,提出采用光电传感器件——电荷耦合器件线阵CCD光电检测方法,配合光学系统实现工件的非接触直径测量,满足了现代工业生产对直径测量系统提出的高精度、快速、非接触和实时反馈的需求。对线阵CCD的信号检测电路、调理电路及数据处理电路设计进行了研究,并进行了三种工件直径测量试验和误差分析。试验表明,该系统可对φ0.5 mm～φ30 mm的工件进行直径测量,测量精度为±5μm。     

基于PSD的长跨度孔系同轴度误差测量系统

以激光作为准直基准,研制了基于位置敏感探测器(PSD)的长跨度孔系同轴度误差测量系统。多功能测头在孔系内通过自定心机构确定各被测截面,测头前端的PSD检测激光光斑位置以确定各孔截面中心坐标,并进而评定出孔系同轴度误差。推导出激光自准直数学模型,根据该模型由四自由度工作台调整激光器位置,实现了激光自准直。使用本测量系统完成了激光自准直实验和孔系同轴度误差测量实验。实验结果表明:经准直后激光束与工件两端孔中心连线之间的偏差在±0.032 mm以内,与三坐标测量机相比,本系统同轴度误差测量的相对误差为8%,具备了较高的准直精度和同轴度误差测量精度。     

柔性三坐标测量臂几何误差修正

柔性三坐标测量臂用于大尺寸工件的高精度检测及逆向工程,是现代制造业产品精度检测的重要设备。如何做好和完善测量臂误差的分析、检测和补偿,成为提高测量臂测量精度的重要问题。提出了用高精度正交三坐标测量机校准柔性三坐标测量臂关节误差的新方法。通过分析测量臂某一关节的所有几何误差,建立其数学模型;利用正交三坐标测量机和测量臂分别对30个标准球(均匀分布在一个圆上)进行点位测量,测出球心的标称值和实测值,建立了该关节几何误差补偿模型;对工件进行点位测量并进行误差补偿。实验结果表明,通过该误差补偿方法,其最大测量误差从0.04 mm降到了0.003mm,提高了柔性三坐标测量臂的测量精度,同时验证了该误差补偿方法的正确性和有效性。     

基于激光干涉技术的大尺寸绝对测量方法的研究

大型工件在制造过程中,面临着各式各样的检测任务,大尺寸测量技术成为现代测试技术的一个越来越重要的分支,为提高大尺寸工件静态几何量的检测精度,将激光干涉仪与传统测长机相结合,提出两种基于激光干涉技术的大尺寸高精度的绝对测量方法.通过对两种测量方法的不确定度理论分析和实验比对,验证方法的准确度和可行性.一方面激光干涉仪传统的动态测量转换为高精度的静态量检测,拓展了激光干涉仪的应用领域,同时弥补了测长机在绝对测量能力方面的不足,提高了测长机的测量精度和检测效率.     

基于PLC和超声波传感器的工件高度检测装置设计

采用超声波传感器设计了一种非接触式生产线工件高度检测装置.以S7-200 PLC为控制器,设计了超声波传感器与控制器的硬件电路,完成了系统的软件设计和触摸屏上位机通信.实验结果表明:该装置智能化与测量精度较高,可靠性好,可较好地应用于自动化生产线中非接触式工件高度的检测.     

基于PXA255的嵌入式二维图像测量系统设计

为了在生产过程中实现对被测工件尺寸和其它参数精确、快速和可靠测量,设计了一种嵌人式二维图像测量系统;介绍了其硬件电路原理及实现、二维图像测量原理、图像处理算法和应用程序开发;对系统电路的重要单元模块进行了详细的分析和阐述;实验测试表明系统工作正常,测量精度可达0．07mm,适合塑钢门窗等PVC异型材检测的工业现场应用。     

基于HALCON的双目立体视觉工件尺寸测量

为了实现对大批量生产工件尺寸的精密测量,该文基于双目立体视觉视差原理,设计了一种工件尺寸实时测量系统;系统通过两个工业数字摄像头实时采集工件不同角度的两幅图像,并基于机器视觉软件HALCON的HDevelop开发环境,对两幅图像进行相关预处理,获取感兴趣区域。提出一种基于canny的亚像素边缘检测、边缘细化、基于atukey权重函数的最小二乘法边缘拟合及边缘均匀取点算法获取精确的边缘特征点,并通过双目系统标定、极线约束与NCC相结合的立体匹配、世界坐标转换、几何计算相结合的非接触式双目视觉方法进行尺寸测量。通过大量实验证明,该方法可有效地获取工件特征点的三维坐标值,不借助外部测量仪器实现工件关键尺寸的高精度实时检测,检测精度达±0.2mm以上,简单快捷,具有较好的准确性和实时性。     

基于双目视觉的三维测量方法

研究工业设备检测问题,为提高工业检测的效率,研究了激光线扫描与双目视觉相结合的零件测量方法.测量系统中两台摄像机成一定角度布置,线结构光投射到工件表面产生变形的激光条纹,作为形状表面测量标志线.为提高设备检测精度,系统标定中采用普通的电脑液晶显示屏作为标定模板,液晶屏中显示按规律变换位置的平行直线束图像,摄像机进行同步...     

细小线材扫描式激光测径仪

针对漆包线等相关非透明细小线材快速实时监测问题开展研究,设计实现了扫描式激光测径仪,该测径仪应用“标准棒法”光学测量系统,采用分组策略的方法,以FPGA+ ARM为控制器,来实现快速实时监测.测试结果表明,测径仪测量范围为0.1～1 mm,示值误差不大于±0.0005 mm,并且具有通过网络串口在PC机实时显示测量数据的功能.     

CCD微米级圆钢光电测径仪设计

提出了线阵CCD微米级非接触式圆钢光电测径仪的设计方案,并以ARM微处理器和单片机为核心实现了设计;解决了传统圆钢测径方法接触式测量的局限问题,具有结构简单、小型化、非接触、精度高等特点。实验结果表明,该系统实现了CCD非接触式圆钢光电测径,测量结果准确、精度高、稳定性好,且可直接方便地显示测量结果。     

基于平晶的非线性激光扫描直径测量系统

设计了一种基于平晶扫描的轴类零件直径测量系统。激光透射旋转的平晶产生扫描平行光,扫描光偏移光轴的距离是入射角及平晶自身参数的非线性函数,光电检测及计时电路获得测量周期和对应被测工件边缘的信号跳变时间,根据时间与转动角度的比例关系将所得时间量换算成入射角度,最终实现直径测量。利用刀口法进行标定实验,分别采用参数拟合法和RBF神经网络法确定实际非线性测量方程,完成了各测头的标定,进一步实现多测头系统标定,在100 mm的测量范围内,3σ重复性误差为0.006 mm,测量误差为±0.010 mm。     

基于PLC的瓷砖平整度在线检测系统研究

为实现瓷砖平整度的自动在线检测及分级,设计了基于PLC、组态软件和激光位移传感器的瓷砖平整度实时检测分级系统。系统由传送、检测和分级三部分组成。该检测系统采用光学三角法检测技术,通过编码器及PLC的高速计数器功能对移动中的待检测瓷砖的采样位置进行精确定位,使用激光位移传感器对瓷砖表面进行信息采集,经AD转换后在PLC内部按照特定的算法进行平整度运算,以PLC为核心实现瓷砖的分级处理和对设备的整体控制。实验表明该检测系统高效、稳定、可靠。瓷砖平整度检测精度为±0.1 mm,多次同方向检测精度为±0.05 mm,检测速度为每分钟40片,检测准确度可达到95%以上,适用于当前瓷砖生产过程的质量控制。     

激光挠度测量系统的实现

本文介绍了一种用于大型土木工程结构的投影式光学挠度测量系统。该系统由激光器,光接收器件及其外围信号采集处理电路组成。光接收部分采用特殊的光电接收器取代传统的CCD或PSD,使测量范围得到扩大;外围电路部分采用现场可编程逻辑阵列FPGA器件作为核心,通过这种设计,系统的量程和可扩展性能得到改善,实现了通道复用。实验室证明,系统的测量范围可以达到210mm,分辨率达到0.005mm,可完成结构的静态及动态挠度测量。     

基于FPGA的平面螺旋电感式微位移传感器系统

基于平面螺旋电感和现场可编程门阵列（ FPGA）技术,系统设计了一种以频率为输出的电感式微位移传感器,实现了电感式传感器的数字化输出与检测。系统主要由位移/电感转换模块、电感检测电路、差频模块、FPGA四部分组成,并在FPGA系统中搭建NIOSⅡ软核,对采集所得数据进行处理。实验证明：系统具有灵敏度高,温度稳定性好等特点,其测量范围为0～15 mm,在0～6 mm 范围内,最大误差为0.03 mm,分辨率达到10μm。     

Measurement error analysis and accuracy enhancement of 2D vision system for robotic drilling

Robotic drilling for aircraft structures demands higher accuracy on industrial robots than their traditional applications. Positioning error measurement and compensation based on 2D vision system is a cost-effective way to improve the positioning accuracy in robotic drilling. In this paper, we first discuss the principle of error measurement and compensation with a 2D vision system for robotic drilling and the determination of tool center point of the vision system so that the Abbe errors are eliminated in the measurement process. Measurement errors due to nonideal measurement conditions, i.e. nonperpendicularity of the camera optical axis to the workpiece surface and incorrect object distance, are mathematically modeled and experimentally verified. A method utilizing four laser displacement sensors is proposed to ensure perpendicularity of the camera optical axis to the workpiece surface and correct object distance in the measurement process, and hence to achieve high accuracy in 2D vision-based measurement. Experiments performed on a robotic drilling system show that the 2D vision system can achieve an accuracy of approximately 0.1 mm with the proposed method.     

基于FPGA的汽车点火线电阻在线测量系统

针对一般汽车点火线生产过程中,电阻值在线测量易受干扰甚至不能进行实时测量的情况,以FPGA和微控制器(MCU)为核心设计了汽车点火线电阻在线测量系统,提出并实现了改进的二次中值滤波抗干扰数字滤波算法。实际测量结果表明,电阻在线测量系统具有测量数据准确、工作稳定可靠的特点,可以用于汽车点火线生产过程中电阻值的在线连续实时测量。