一种多自由度误差同时测量方法

提出一种基于激光准直技术的多自由度误差同时测量方法。采用半导体激光单模光纤组件为光源,分别以角锥棱镜和分光直角棱镜作为二维直线度误差和三维角度误差的敏感器件,实现了直线导轨五自由度误差的同时测量,且测量移动部分无电缆连接。通过理论分析及实验,验证了方法的可行性和可靠性。在设定参数下,直线度、俯仰偏摆角和滚转角误差的测量分辨率可分别达到0.1μm,0.1″和0.3″。     

直线导轨二维转角同时测量装置的研制

提出了一种同时测量直线导轨二维转角的简单方法。基于半导体激光器（LD）、单模光纤组件的激光基准,建立了直线导轨运动副二维转角相关测量模型。分析了俯仰角、偏摆角的误差分离和实时测量原理。通过稳定性、重复性和比对实验验证了所提系统的可靠性。实验结果表明,系统测角分辨率优于0．5″。     

四自由度压电自感知微夹钳的设计

为提高压电微夹钳操作的灵活性,省掉用于检测其位移的外部传感器,该文设计了一种新型的四自由度压电微夹钳,并采用自感知方法获得其钳指位移。首先,基于两组空间垂直交叉的横向逆压电效应,设计了在夹持方向和垂直夹持方向上同时运动的四自由度压电微夹钳新结构;其次,基于压电晶片在电压作用下发生变形的同时在其表面产生电荷的思想,提出了电荷积分的自感知方法获取压电微夹钳的钳指位移;最后,通过实验测试了压电微夹钳的静动态特性及位移自感知特性。实验结果表明,基于自感知方法获得的位移与基于传感器获得的结果具有较好的一致性。     

单模光纤中偏振模色散测量方法的研究

比较了单模光纤中常见的几种线性偏振模色散(PMD)的测量方法,重点讨论了两种最新提出的非线性PMD测量方法,详细分析并指出了每种测量方法的优缺点、测量中应该注意的问题和它们的适用范围.     

星间光通信发射终端激光耦合单元的设计及实验研究

激光耦合系统是星间光通信系统的重要组成部分。针对星间光通信系统的要求，本文采用一种新型的半导体激光耦合方案，用前后正交的非球面柱面透镜准直半导体激光束，再经渐变折射率（GRIN）自聚焦透镜聚焦耦合入单模光纤。就耦合效率随半导体激光器对光轴的偏离和对光轴角度的偏转进行了研究，发现耦合效率的变化灵敏度不高；同时，在光纤尾纤处测量了输出功率随驱动电流的变化关系，单模运行的半导体激光二极管经耦合后，出纤功率可以达到80mW，满足了星间光通信的要求。     

星间激光通信发射终端耦合单元的研究

针对星间光通信系统的要求,采用一种新型的半导体激光耦合方案,用前后正交的非球面柱面透镜准直半导体激光束,再经渐变折射率(graduated refractive index,GR IN)自聚焦透镜聚焦,把光束耦合入单模光纤。就此耦合单元,对耦合效率随半导体激光器的位置偏离及角度偏移进行了研究,在光纤尾纤处测得了输出功率随驱动电流的变化关系,单模运行的半导体激光二极管经耦合后的出纤功率可以达到80mW。结果表明,耦合效率随位置偏离及角度偏移的变化灵敏度都不高,这可以满足星间光通信的要求。     

法布里-珀罗型告警器激光入射角度的测量方法分析

分析了法布里-珀罗(Fabry-Perot,F-P)型激光告警器的工作原理,讨论了法布里-珀罗标准具摆动角、激光入射角度与折射角三者之间的关系,分析了计算来袭激光入射角度的方法。以波长为1.064μm的激光为例,针对3种不同的入射角,对透射光强随摆动角的变化情况进行了模拟计算。利用处理软件,对3种来袭激光入射角度进行了模拟测量,结果表明,能够较精确地测量出来袭激光的入射角度。     

基于多边法的多轴转台相交度测量方法

随着导航、光电跟测和飞行仿真等技术的飞速发展,对多轴转台的测量精度要求越来越高。轴线相交度是多轴转台重要的技术指标,为此,提出一种基于多边法的激光跟踪干涉仪测量多轴转台相交度的方法。该方法首先对激光跟踪干涉仪位置进行自标定,构建坐标系;其次将靶球依次安装于双轴转台（方位轴和俯仰轴）的测量平面,利用多台激光跟踪干涉仪跟踪靶球,分别测量两轴的转动轨迹,采用最小二乘法对获取的轨迹进行拟合,通过所有轨迹点建立双轴转台回转轴线相交度的求解方程,以实现其相交度测量;最后重点分析了测量方法的主要误差来源,对测量不确定度进行评价。实验表明：所提方法相较传统测量方法测量误差更小,减小了动态测量盲区,无需辅助工件,且不受轴数限制,能够无接触、高精度测量。     

基于激光测量的高速非接触角度检测技术研究

提出了一种基于光学三角法测距原理的高速非接触光学角度测量方法,利用两个激光位移传感器测量物体具有角度变化时产生的位移,实时计算得到物体一维运动角度,在摇摆台上进行角度范围及精度的实验,并使用光纤陀螺进行角度实时同步测量,通过最小二乘拟合法对误差进行补偿。实验结果表明,该系统的角度测量范围±10°,角度测量精度±0.005°,测量频率2000 Hz。该角度测量技术使用非接触光学测量方法,对被测物体表面无损伤。     

基于激光位移传感器圆径测量的角度安装误差研究

基于激光位移传感器的工件圆径和圆度测量被广泛应用于工业现场的产品质量检测过程中。文中研究了激光位移传感器的角度安装误差对工件圆径测量结果的影响,并提出校准方法。首先,将定量分析位移传感器的角度安装误差与计算得到的圆径结果的误差之间的关系。其次,提出了一种位移传感器角度安装误差校准方法,该方法可在标准圆圆径未知的情况下,根据不同位置下的3个位移传感器的测量值,精确计算出传感器的角度安装误差。详细说明了该校准方法的建模过程,通过仿真确认角度安装误差校准方法的有效性。最后,利用三坐标测量仪对角度安装误差进行校准。实验结果表明,校准后的圆径测量误差从20 μm提高到1.5 μm。     

基于激光跟踪仪的转台系统几何误差检测

转台系统是多轴机床的基本组件,因此转台系统的几何误差检测对于多轴机床的误差补偿有重要意义。提出了一种基于激光跟踪仪的转台系统几何误差检测方法,利用齐次坐标变换建立转台系统的误差模型,并给出几何误差与空间误差之间的关系。利用激光跟踪仪检测转台上不共线的三个点的空间坐标并得到各点的空间误差,再逆用误差模型,建立了包含六项几何误差的方程组。求解方程组,获得了转台系统的六项几何误差的解析表达式。将检测方法应用于某转台系统的几何误差检测,并通过对比实验证明了该方法的有效性。     

基于DSP和线阵CCD外螺纹几何参数非接触测量方法研究

为了提高外螺纹尺寸检测的精度并实现自动化测量,文章提出了基于线阵CCD的非接触测量方法,建立了包括图像数据自动采集和尺寸计算的测量系统,该系统通过控制高精度的线阵CCD扫描外螺纹在平行光场中的投影并结合光电编码器来获取螺纹图像。文章详细介绍了线阵CCD驱动电路的实现,以TMS320F2812为信号处理器的线阵CCD在线测量系统的硬件结构与软件设计。     

板材凸度激光在线检测系统误差分析

本文提出了一种基于激光检测技术的高精度、稳定性好的板带凸度在线检测技术的方法,分析了该方法的XYZ三个轴方向的安装误差及同步精度对凸度测量精度的影响,对于提升我国板带生产线的测量精度和产品质量有重要意义.     

测量激光束横模结构的方法研究

分析了根据激光场强度相对分布计算激光束横模结构的方法,根据分析结果设计了利用光场分布测量激光束横模结构的实验方法。对所设计的方法进行了仿真验证,同时通过具体实验,对一款调Q激光二极管抽运固体激光器(DPL)的激光束横模结构进行了测量。实验中,在不知道谐振腔参数的情况下,根据设计的方法测量了激光束的各阶横模比例。以测量出的横模比例为基础,理论上重构出激光束,该光束和实际光束的空间传输过程基本吻合。     

导轨运动误差对CCD拼接影响分析

对于大视场、高分辨率空间CCD相机,多片CCD拼接技术仍是目前解决单片CCD线阵像元数目及其长度不能满足需求的主要手段,多片CCD器件的拼接精度直接影响CCD焦平面子系统的成像质量。焦平面CCD器件的拼接是在专用工具CCD拼接仪上完成的,CCD拼接仪的综合拼接误差决定了CCD器件的拼接精度。本文基于三坐标测量机的测量误差空间数学模型,推导出了由于直线导轨的运动误差引起的CCD拼接仪系统拼接误差的完整计算公式,通过对公式进行分析并实例计算,结果表明除了直线导轨的线位移运动误差外,由于直线导轨的角位移运动误差引起的阿贝拼接误差也是CCD拼接仪系统拼接误差的重要组成部分,而且由于CCD拼接仪的仪器构成特点以及三维空间工作特性,很难通过优化仪器布局来同时消除所有方向的阿贝误差。通过对各种消除或减小CCD拼接仪系统拼接误差的方法进行探讨,得出结论：采用误差补偿技术是减小CCD拼接仪系统拼接误差的有效方法。     

光栅角编码器偏心误差修正方法研究

为了减小光栅角编码器偏心误差的影响,提高光栅角编码器角度测量的精度,对偏心误差的修正方法进行了研究。通过对光栅角编码器测角原理和偏心误差产生原因的分析,建立了偏心误差模型。并根据偏心误差模型的特点,对其进行简化,得到易于数学计算的偏心误差修正模型。以平行光管和23面棱体为基准,得到存在偏心误差的一组光栅角编码器测量数据。使用线性最小二乘参数选择准则,对偏心误差修正模型中的参数进行优化计算,得到修正模型中的参数,完成对光栅角编码器误差偏心的修正。通过误差修正试验和精度验证试验,表明经过偏心误差修正,系统测量精度优于±13″。修正方法达到了补偿误差的目的,提高了光栅角编码器的测量精度,满足了高精度角度测量的要求。     

电容量智能测量装置的设计

本文设计的电容测量装置，采用C－T电路，将电容量C转换成与之对应的振荡周期T，经缓冲整形后送入CPU进行测量数据处理，并直接以数字显示测量结果。     

基于PDA的微粒尺寸测量技术

简单介绍了激光相位多普勒技术（ＰＤＡ）的基本原理，并应用ＰＤＡ技术，对注射液中不溶性微粒的尺寸及尺寸颁进行了检测，为ＰＤＡ技术在药物检测中的应用进行了有益的探索。