激光三角法位移测量中数字散斑相关法的研究

在三角法位移测量中散斑是一种噪声,当成像光斑过弱而湮没于散斑中时,抑制散斑已没有意义;但散斑同样是位移信息的载体。为此针对激光三角法位移测量系统,研究数字散斑相关法;对强散射、粗糙界面的位移进行了实测,且进行了数据分析。结果表明,在激光三角法位移测量中运用数字散斑相关法对强散射、粗糙界面进行位移测量是可行的,测量范围可达微米级,测量误差小于2%。此法可改善三角法位移测量系统在强散射、粗糙界面的情形下传统测量方法的缺陷,有效提高了测量精度,并扩展了激光三角法位移测量的实用范围。     

热轧薄板测量系统中激光波长的优选

研究了绿光、红光和红外光激光光源和热轧薄板干扰光对热轧薄板厚度测量的影响.利用电炉加热Cu薄片模拟生产现场热轧薄板环境,采用双光路激光三角法,在基于位置敏感器件(PSD)的调制光源和非调制光源的两种测量系统上,分别选用不同激光光源对热轧薄板厚度进行测量.实验结果表明,在两种测量系统中,测量精度均受到了热轧薄板干扰光的很...     

采用扫描式漫反射成像法的激光强度分布测量装置

提出了一种基于扫描式漫反射成像法测量激光强度时空分布的装置。测量装置主要由轮辐式扫描取样机构、同步信号发生器和CCD 成像系统组成。装置使用动态的取样旋臂替代静态的漫反射屏,在保留漫反射成像法优点的前提下用取样的方式进行测量,具有测量分辨率高、取样衰减倍率较大、抗激光破坏能力强以及可在线测量等优点。与漫反射屏成像法的比对测量实验表明:两种测量方法的测量结果具有较高的一致性。扫描式漫反射成像法实现了对光斑的在线测量,可用于强激光辐照效应实验中激光强度分布的实时监测。     

基于PSD器件的脉冲激光三角法测距系统设计

脉冲激光三角法测距将半导体脉冲激光技术和PSD器件技术的优点相结合,特别适合应用于激光近炸引信等近场探测领域。本文提出了“脉冲激光三角法”这一测距技术方案,使用脉冲激光二极管作为激光源,利用PSD器件在激光脉冲激励下的脉冲堆积现象,实现了脉冲激光二极管与PSD激光三角法测距的结合。文章最终完成了脉冲激光三角法测距系统原理样机的设计与联调,测距精度优于10cm.     

PSD位移传感器测量误差的修正方法

为了提高自制位置敏感探测器(PSD)激光三角位移传感器的精度,提出一种简单、可行的数据修正方法,对传感器所采用的测量原理、敏感器件及自制工艺等进行了研究。首先,对自制的位移传感器的静态精度进行实验标定,分析其位移误差曲线。通过将位移测量误差曲线与敏感器件自身检出误差曲线进行比对,结合自制传感器的组装工艺,分析其误差来源。然后,通过调整激光三角测量原理中位移传递公式的具体参数,达到优化自制位移传感器的静态精度的目的。最后,用反复多次地,不同测量范围、测量步长下的位移数据曲线优化效果,证明这种修正方法的普适性。实验结果证明:经过该方法修正后,自制的PSD位移传感器的测量数据的误差降低约80%,其静态位移精度基本达到1%。这种修正方法能够简单、有效地提高PSD激光三角位移传感器的测量精度。     

六点法激光定位抓取的误差分析

针对传统方法进行定位抓取准确性差、分辨率低、操作不便捷等问题,提出使用六点法结合激光三角法的定位抓取技术。相关参数的选择是影响激光三角法的测量精度,以及被测物体上激光点坐标获取时的误差的主要因素。通过分析六点法和激光三角法的基本原理,基于布尔沙模型,推导得到测量误差与相关参数之间的关系。利用MATLAB仿真分析参数与激光三角法测量过程中传感器灵敏度和测量误差的关系,以及对被测物体上激光点具体坐标获取过程的影响,最终得出误差随相关参数变化的规律,对避免测量粗大误差具有一定的实际意义。     

提高激光三角法测量精度的新方法

激光三角法是一种几何测量的重要方法,目前已广泛用于测量位移和三维面形,但这测量系统的测量精度不高,一个主要的问题就是光源光强不稳定;本文提出用光学双稳装置来稳定激光光泊的光强,并用于测量金属板材,实验结果：将光学双稳装置用于激光三角法使系统的测量精度大大提高。     

CCD激光微位移测量头在应用中的问题及对策

CCD激光微位移测量头是利用三角法原理设计的一种高精度非接触激光微位移传感器。由于CCD激光微位移测量头的特定结构和工作原理所决定 ,要使得其达到设计精度 ,在实际使用中必须满足几个重要条件。本文着重论述了应用中问题的由来和解决办法     

复合热像法定量测量红外激光辐照度分布

为解决红外摄像法测量激光辐照度分布难以定量的问题,结合红外摄像法和量热法,提出了复合热像法的测量方案,研制了一套激光辐照度时空分布测量原理性样机,测量了2 000 W级Nd:YAG激光的辐照度分布。结果表明：利用漫反射屏上安置少量量热式激光能量探头的方式可以实现基于红外摄像法的绝对定标测量,通过红外漫反射数据与能量探头数据的归一化处理,可以得出红外激光辐照度的时空分布的定量结果。该样机系统为国内首创,并成功应用于红外强激光的辐照度定量测量。     

基于激光位移传感器的覆铜板测量中抑制振动噪声的研究

该文构建了覆铜板激光传感器在线动态扫描测厚系统。采用直射式三角激光位移法的激光传感器实现覆铜板在线测量。针对扫描测厚产生的振动噪声实现五层小波和递推最小二乘去噪的设计。实验结果表明：该技术相比于多尺度小波或RLS去噪更适合于覆铜板厚度测量。     

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。     

A displacement measurement system based on optical triangulation method

A new displacement measurement system is described in this paper according to the basic principles of traditional lasertriangulation method. The range of the traditional measuring method is enlarged by measuring in sections. Three independent CCDs, which are distributed uniformly along the optical axis, are used to achieve subsection measurement. The planemirror is regarded as a virtual detector. When imaging beam is reflected by the plane mirror, the beam is imaged on theCC D. The designed system is equivalent to add a CCD. The feasibility of the displacement measurement system is verifiedby the experiment.     

激光三角测量中图像传感器参量自适应控制

在激光三角位移测量中,为了减少由被测物体表面的反射特性以及测量环境的光干扰对测量的影响,提高测量精度,提出了一种新的图像传感器成像参量的自适应控制方法。推导了图像传感器的成像参量,详细地分析了这些参量对位移测量精度的影响,在理论分析的基础上提出了该方法,并通过实验的方法加以验证。结果表明,该方法能够根据外界环境变化自适应调整成像参量,有效地减小环境的干扰,提高位移测量的精度。     

Harmonic vibration suppression of maglev rotor system under variable rotational speed without speed measurement

The high-speed rotating machinery equipped with active magnetic bearings (AMBs) always suffers from rotor unbalance and displacement sensor runout, which produce periodic fluctuations in current and cause power amplifier saturation and severe harmonic vibration. The harmonic vibration suppression, especially under variable rotational speed, requires the speed information, but the problem of no installation conditions for speed measurement sensors in some applications may rise with conventional suppression approaches. This paper presents a novel multi-notch filters (MNFs) method with frequency estimator to suppress the harmonic vibration. Firstly, the harmonic vibration dynamic modeling is described and the expressions of current and vibration force affected by harmonic displacement disturbance are obtained. The structure and notch characteristic of the MNFs are then presented, the frequency estimator based on one single channel displacement signal is developed and its convergence is analyzed. Moreover, the stability of the whole system with MNFs is investigated and the compensation phases are implemented according to system identification to maintain the closed-loop stability. Simulation and experiments are conducted on an AMB-rotor setup and validate the effectiveness of the proposed method on eliminating the harmonic current and suppressing the harmonic vibration under the variable rotational speed.     

New Optical Triangulation and Digital Image Processing in Measurement

In this paper,a new direct optical triangulation(DOT)for measuring the out-of plane displacement is given.In order to state its principle,DOT is used to mea-sure a micro-displacement of a rigid boty,and at the same time,the method of digital image processing is also given.     

激光光斑质量对基于PSD的激光三角法长时间连续测量精度的影响

为了提高半导体激光器-位置敏感器件(LD-PSD)激光三角法测距、测厚系统的测量精度,对半导体激光器的光斑质量进行了研究。用不同功率的半导体激光器做静态测距实验,结果表明,在长时间连续测量中,激光光斑重心的漂移增大了系统的测量误差。光斑重心漂移主要是由光斑的高频噪声和光斑整体偏移造成的。针对这两方面因素设计了基于针孔滤波和棱镜分束的能够提高激光光斑质量的光学系统,并用CODEV软件进行了优化与仿真。将所设计的光学系统加入到测距仪中重新进行静态测距实验,结果表明,改善后的系统精确度由25μm提高到8μm,使得基于位置敏感器件的激光三角法测距、测厚系统在长时间连续工作时也能保持较高的测量精度。     

激光三角位移计接收光功率与被测表面倾斜的关系及倾斜角测量

以激光在粗糙物体表面的散射理论为基础．详细讨论了被测表面倾斜与激光三角位移计接收光功率的关系，在此基础上提出了在测位移的同时测量该倾斜角的方法．给出了计算机模拟及实测的结果。     

基于激光自混合干涉的高精度角度测量方法

针对光学高精度角度测量技术的需求,基于激光自混合干涉技术提出一种高精度角度测量方法。建立了激光自混合干涉技术高精度测量角度的系统模型,利用干涉条纹计数法分析出目标物体具有角度变化时,外腔长度产生的变化量,并通过激光三角法测量原理计算出目标物体旋转的角度,从而构建出精确的角度测量系统。实验结果表明:该测量系统在±0.4°角度范围内测量精度可达(±3.1×10-3)°,具有精度高、速度快等显著优势,是对现有高精度角度测量技术的一种有益补充。