炮管直线度测量仪的研制

为了实现炮管直线度的高精度测量,提出基于激光准直技术和光电探测技术的测量方法,解决了光学系统设计及传感器的精密定位问题,给出了软硬件解决方案,实现了水平和竖直方向直线度的同时测量,同时显示,经直线度误差评定,得出炮管直线度的误差值;经实测,该设备的分辨率可达0．005mm,测量误差为σ＜±0．012mm,两组测量数据的重复性误差小于0．005mm,说明该测量方法是可行的。     

列车车轴空间直线度检测

为了准确、快速地测量列车车轴的空间直线度，构建了列车车轴空间直线度测量系统，对所述测量系统采用的空间圆拟合、空间直线拟合、直线度测量等算法进行研究。首先，根据被测对象的特征介绍了基于空间平面与空间球相切空间圆拟合算法；然后，利用随机采样一致性（RANSAC）算法迭代出符合模型的最佳点集，在列车车轴截面空间圆拟合获取的数据基础上对列车车轴截面空间圆圆心所处数据进行分析，并利用狼群算法拟合空间直线，即通过空间截面所处位置的列车车轴截面空间圆的圆心坐标拟合列车车轴空间直线；最后，利用狼群算法对列车车轴空间直线度进行测量，并把测量数据与激光跟踪仪数据进行对比。实验结果表明：基于狼群算法的列车车轴空间直线度测量精度为0.01 mm，能够满足列车车轴空间直线度测量的高精度、高稳定性及测量重复性等要求。     

核燃料元件直线度自动检测系统研究

结合核燃料元件的特点,建立核燃料元件直线度的动态测量模型,研制了核燃料元件直线度自动检测系统。该系统利用人一机交互界面对一根锆合金包壳管进行扫描,通过CCD光透过型激光传感器非接触测量包壳管中心轴线空间直线度的方法,实现了核燃料元件直线度的自动检测。该系统检测的分辨率达到0．001mm、检测精度为0．01mm、检测速度为3根／min,并具有数据实时显示、超差和安全报警等功能。实际测量结果表明：该系统安全、稳定、可靠。     

综采工作面直线度控制系统研究

分析了实现综采工作面直线度控制的主要方法,介绍了工作面直线度控制的工作原理,并采用激光对位传感器等设计了工作面直线度控制系统,实现了工作面液压支架的直线度控制。井下原理性实验结果表明,该系统能够有效地控制沿工作面走向的支架之间的相对位置,直线度控制精度达到30mm,能够满足工作面直线度控制要求。     

基于STC89C52微控制器的非接触测量装置

柔性物体易于变形,当采用传统的游标卡尺、千分尺测量其外形尺寸时,不仅效率低,而且重复性和稳定性差。基于激光位移检测与光电传感技术,提出了一种用于柔性物体的非接触测量方法。以STC89C52微控制器为核心并利用激光传感器和精密丝杆导轨系统设计了测量装置,根据被测物体遮挡光跳变间隔内丝杆移动的距离确定物体的宽度或外径。一系列柔性物体的测量实验结果表明,实际测量精度可达0.1 mm。这种方法也可用于高温物体的外形尺寸测量。     

基于激光剪切干涉的长导轨直线度测量系统设计

针对长导轨直线度传统测量方法中存在的问题,研制了一种基于激光楔形平板剪切干涉测量的便携式激光干涉准直系统。根据剪切干涉测量原理,设计了光学元件的关键参数。在ARM9硬件开发平台下使用嵌入式操作系统WINCE5．0,通过Embedded C＋＋实现了导轨直线度误差值等的相关算法。系统实时计算相邻信号之间的相位差,简化了激光光束准直度调校测量设备的装调工作;根据信号幅值大小控制信号增益,实现精确检测大尺寸导轨直线度误差的功能。整个系统测量精度高,集成度高,便携性强,可应用于各种工业环境与室外测量。     

基于PC的直线度误差自动测量与评定系统

介绍了一种新颖的直线度误差自动测量系统———便携式激光准直仪。直线度误差评定软件设计时 ,考虑了直线度误差的两类测量方法和两种评定方法 ,具有运算速度快、适合直线度误差测量仪器多等特点     

液压支架直线度检测机器人激光定位矩阵研究

针对煤矿井下无人工作面液压支架直线度检测问题,提出了液压支架姿态及直线度检测模型,重点对液压支架直线度检测机器人的激光定位矩阵进行了研究,阐述了激光定位矩阵的软硬件设计方案。通过分析实验结果,得出结论:对于采用直径12mm的光敏电阻制作的激光定位矩阵,当光斑直径为9~30mm时,其检测误差随光斑直径的增大而减小,最大检测误差为7.6mm;综合考虑检测精度和有效检测范围,选择最佳光斑直径为12~18mm;影响激光定位矩阵检测精度的因素主要包括系统误差和随机误差,可通过减小光敏电阻直径、在光敏电阻前增加小阻值电阻等方式来降低检测误差。     

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。     

高速重轨平直度在线检测研究

重轨的平直度检测是重轨生产过程中重要的一个环节,该项检测的速度、准确性、稳定性等因素直接影响重轨总体质量。 本文以中国某大型钢铁集团轨梁厂的重轨平直度检测现状为背景,利用激光传感、数据采集、计算技术等现代技术,设计了一套基于并行计算的重轨平直度在线检测系统。系统采用14个激光位移传感器和2个旋转编码器分别对于重轨的7个水平方向位移测点、7个竖直方向位移测点、和重轨传输方向的位移进行实时测量,得到的信号转换为数字信号后,在PC机内通过GPU并行计算进行同步配准、块内数据分析、块间数据分析、帧间数据分析等处理,除去粗糙度、氧化铁皮、高频振动、低频振动等干扰,最后得到并输出平直度信息。实验及现场应用表明,该方法检测速度可达到3m/s、精确度可达到0.1mm.     

基于角锥棱镜的激光干涉位移测量误差分析

基于光线矢量方法和角锥棱镜光学特性,推导角锥棱镜姿态角、直线运动自由度、余弦误差以及阿贝误差对激光干涉位移测量影响的数学表达式,并使用RENISHAW XL80激光干涉仪搭建测量光路,开展相关测量实验。结果表明：姿态角对干涉位移测量的影响通常不超过0.1um;当角锥存在直线自由度误差时,返回测量光束的光斑中心会产生与水平或垂直直线度方向一致的平移,但不会引入几何位移测量误差;推导给出角锥棱镜测量光束的回光偏移量与余弦误差之间的关系,阿贝误差与阿贝臂值和角锥棱镜偏摆角之间的关系。干涉位移测量实验表明,通过修正阿贝误差,可以有效提高位移测量精度。研究结果建立了基于角锥棱镜进行干涉位移测量的误差分析方法,为干涉位移测量的误差补偿提供依据。     

全自动轴类直线度测量及调整装置设计

轴类工件的直线度调整方法需要调直和检测功能相互配合完成,一般需要两套设备或装置。通过设计一种基于DSP主控芯片技术的智能化测量调直装置,实现一台设备同步完成调直和检测。该设备设有检测工位和调直工位,工位可自动切换,设备可根据对轴类件直线度指标的检测结果,自行判断合格情况并对不满足设计要求的工件进行调直处理,直至其直线度合格。以DSP芯片为核心的嵌入式开发包,实现对激光传感器、压力传感器及电气执行单元的集成控制。软件采用CCS3.3开发环境,通过开发调直下压量自反馈机制和圆周跳动测量数据拟合程序,解决设备实现自动闭环控制的关键技术难题。调直检测实验结果表明,该设备可实现对轴类工件的全闭环智能自动检测及调直,直线度指标圆周跳动量小于0.05mm,可大幅减提高轴类工件的直线度水平。     

直线度的高精度测量

提出采用两个测头加一个自准直仪的测量装置进行直线度的测量,误差分离技术采用“自然延拓”的方法从测得的差分值中重构工件轮廓,这种频域方法适应光滑和粗糙表面的测量,并允许采用大的测头间距。通过采用该测量系统和误差分离技术就可以高精度测量直线度。仿真结果表明该测量方法具有很高的重构精度,并采用该方法对自制的大理石超精密机床的直线度进行了检测。     

High detection resolution for two-dimensional bar-code detection system using masked collimators

A new two-dimensional bar-code detection system is proposed in which a masked collimator is employed to improve the quality of the laser beam and extend the depth of focus. The proposed system provides high detection resolution over a longer detection range while remaining compact and inexpensive. Three laser-diode units with collimator and mask were designed and tested, and the devices were confirmed to produce light beams narrower than 268 μm in width for a minimum detection range of 6 cm. The best performance was obtained combining masks with 2.5 and 3 mm hole diameters, providing a practically usable detection range of 12.5 cm for 0.25-mm 3-line bar codes. The maximum detection range of the proposed system is more than 3.1 times longer than conventional collimator systems, and has potential application in high-speed, high-resolution bar-code systems.     

PSD激光直线度测量仪

介绍了采用PSD传感器设计的激光直线度测量的工作原理，以及激光器、光靶和计算机系统的设计。     

基于PTZ相机的激光远程除冰视觉测距技术研究

介绍了一种基于PTZ (Pan/Tilt/Zoom)相机的测量范围可调的激光三角测距新方法,利用VS2015和OpenCV,设计实现了针对大型户外目标的激光远程除冰视觉测距系统,通过自行开发的软件进行相机云台PTZ运动控制及激光光斑识别定位,并借助PTZ相机水平360°全角度旋转、垂直90°翻转及23倍光学变倍能力,实现了40 m范围内不同位置目标的距离测量;测距实验结果表明,系统测量误差在Zoom=3倍时不大于54 mm,在Zoom=5倍时不大于27 mm,在Zoom=10倍时不大于19 mm,在Zoom=15倍时不大于15 mm,在Zoom-20倍时不大于11 mm,测量误差随测量距离的增大而增大、随镜头变倍值的增大而减小.     

火炮身管弯曲度检测仪的研制

文中采用了PSD法测量身管弯曲度,阐述了测量原理和弯曲度检测仪的整体研制方案,该系统经过样机测试,表明该系统测量精度高,误差在0.05 mm以下,操作简洁,体积小,手掌数据处理部分功能强大,数据存储量大,数据输出形式丰富,是一种高效可靠便携的身管弯曲度检测设备.