数控系统定位误差的测量与补偿

以一维、二维的误差测量及补偿为研究主线，详细阐述了一维及二维误差补偿的原理和方法，在试验中使用该补偿方法，使得数控系统定位精度大大提高，说明计算机误差补偿技术是提高加工精度的经济可行的方法。     

基于PSD的太阳方位对准系统研究

针对现有太阳方位跟踪系统中对准精度较低、易受环境制约等问题,设计了一种太阳方位对准系统。该系统一方面接收GPS输出数据信息,利用视日运动轨迹跟踪方法计算初始方位;另一方面利用斜入射平凸透镜的太阳光线在二维四边形PSD器件上形成光斑,计算光斑中心与PSD器件几何中心之间偏差,结合二者信息对太阳方位进行准确定位,对安装倾斜误差进行补偿。实验结果表明,该太阳方位对准系统能够实现全天候、大范围内准确定位,设计方法合理、可行。     

人工神经网在二维PSD器件非线性修正中的应用

介绍了一种应用人工神经网对二维PSD器件非线性进行修正的方法。对光斑在二维PSD光敏面上的横向位移，以光斑的二维坐标集合为神经网的期望输出，以PSD输出的二维坐标集合为神经网的训练样本，对神经网络进行训练。利用神经网络所具有的非线性映射能力，在训练结束后即可建立PSD输入与输出的近似线性关系。结果表明修正后的PSD器件可以实现任意输入的实时非线性修正。     

灰度图像最小误差阈值分割法的二维推广

一维最小误差阈值法假设了目标和背景的灰度分布服从混合正态分布. 考虑到噪声等因素对图像质量的影响, 本文在二维灰度直方图上, 基于二维混合正态分布假设, 给出一维最小误差阈值法的二维推广表达式. 为了提高算法的运行速度, 也给出了快速递推算法. 实验表明, 二维最小误差阈值法是一个有效的图像分割算法, 能够更好地适应目标和背景方差相差较大的图像及噪声图像的分割问题.     

位置敏感探测器在转角测量中的应用

简要介绍了位置敏感检测器 (PSD)的基本原理和特点 ,以二维PSD为核心器件 ,设计制作了单镜二维激光扫描器转角测量系统。采用光学滤波和PSD后续信号处理电路相结合的方式 ,有效地消除了杂散光和暗电流的影响。对PSD作了位移标定 ,该系统可实现 30°二维转角测量 ,分辨力为 30″。     

水下基于层级的约束加权最小二乘时差定位

针对距离无关定位算法与距离相关定位算法中定位精度的问题,分析了误差对定位性能的影响及影响误差的因素,在最小二乘定位算法的基础上,提出了一种基于层级结构的约束加权最小二乘时差定位算法。该算法利用AUV( Autonomous Underwater Vehicle)对水下节点进行分层,使得具有层级和深度信息的信标节点升降至未知节点所在平面,从而将三维定位转换为二维定位,降低了算法的复杂度,同时避免了距离未知节点较远的信标节点对定位的影响,提高了测距精度,使定位误差进一步降低。仿真结果表明,该算法在位置误差较小的情况下,可以明显地提高定位精度。     

二维枕形PSD信号采集与处理系统的设计

针对二维枕形PSD信号输出特点和工程实践中便携化的要求,基于新型单片机C8051F064和二维枕形PSD S1881,设计了一个二维枕形PSD信号采集与处理系统,并利用液晶显示模块SMG240128A设计了数据显示接口电路,实现了对二维枕形PSD输出信号的实时采集与显示;实验表明该采集系统方案是可行的,达到了设计要求.     

通道失配对二维MUSIC算法测向性能的影响

针对二维MUSIC算法在空间谱估计中计算量大的问题,提出了一种基于三维垂直阵列结构的二维MUSIC算法,该算法在降维技术的基础上通过组合三个并行的均匀线阵分别估计出的一维DOA进行空间测向。然后重点分析了通道失配（幅相特性不一致）对二维MUSIC算法测向性能的影响。计算机仿真结果表明,通道失配严重影响着二维MUSIC算法的测向性能,在应用该算法进行空间信号波达方向估计的时候,必须考虑通道幅相误差的影响并对各通道的幅相特性进行均衡。     

改进型二维位置敏感探测器检测误差的校正

分析了改进表面分流型二维位置敏感探测器(PSD)的工作原理及信号调理电路,针对PSD位置检测误差大的缺点,设计了利用万能工具显微镜进行标定的实验系统,运用误差理论对传感器在A区和B区的X向及Y向位置测试数据进行了校正。实验结果表明:应用这种校正方法,可减少PSD的位置检测误差,其中,A区位置检测误差可减少到±0.02mm。     

PSD幅值定位法多光束同步检测技术研究

在光电精密位置检测系统中,采用尽可能少的光电探测器从多路光束中获取足够信息实现检测,有利于提高系统的可靠性并降低成本.从信号同步检测的思想出发,对位置敏感探测器(Position-Sensitive Detector,简称PSD)幅值定位法多光束同步检测技术的理论和实验系统进行了深入研究,设计了分离不同频率信号的信号处理电路,分别使用单片一维PSD和二维PSD对两路光束进行同步检测与信号分离实验,证明可以完成多光束的同步检测,并估算出了所设计的实验系统能够同步检测的最大光路数.研究工作为多光束信号同步检测提供了一种新方法.     

二维PSD及其在轴系标高变化测试中的应用

位置敏感探测器件（PSD）具有响应时间短、位置分辨率高、光谱响应范围大等优点。介绍了PSD的结构与工作原理,给出了位置坐标函数表达式和相应的输出信号检测电路框图。探讨了PSD在汽轮发电机组轴系标高变化测试中的应用,分析了影响检测精度的因素,提出了相应的解决办法。试验测试结果表明：基于二维PSD的标高测量系统运行稳定,测试数据可靠。     

一种基于LabVIEW的相位法PSD微位移测量系统设计

基于相位法的位置敏感探测器(PSD)检测技术较之幅值法具有处理电路简单、检测精度高、抗干扰能力强、环境适应性好等优点.利用二维双面分流型PSD和LabVIEW虚拟仪器平台,实现了基于相位法的PSD微位移测量系统的设计.实验表明:PSD输出信号的相位差和光斑位置具有良好的线性关系,非线性误差小于0.1％.     

一种消除PSD背景光干扰的新方法

光电位置敏感探测器(PSD)已应用到非接触式高精度动态位移测量中。但在实际应用中经常受到背景光的干扰,直接影响到测量系统的精度和可靠性。根据PSD的工作原理,分析了杂光下的输出信号与杂光的非线性关系。提出采用比例积分微分(PID)控制激光二极管的驱动电源来消除PSD背景光补偿方法,并设计了硬件补偿电路,实验结果和实际应用均表明:该方法能有效地消除背景光的干扰,可大大增加PSD的实用性。     

枕型PSD动态响应特性研究

建立了S1880枕型位置敏感探测器(PSD)的有限元仿真模型,并对其动态响应特性进行了仿真,得到了3个扫描速度下的动态响应误差曲线,通过分析得出结论:PSD产生的动态响应误差随着扫描速度的增大而增大,在光敏面中心线上沿x轴方向匀速直线扫描时,PSD的动态响应误差最大值之比近似等于相应的光源扫描速度之比。仿真结果对枕型PSD的实际工程应用具有一定实用价值。     

基于PSD的高精度激光校准仪的设计

针对国内对轴系的校准技术普遍采用传统的手工方法,提出了一种基于位置敏感探测器(PSD)的高精度激光校准的解决方法。在PSD信号处理上,使用高精度的A/D转换单片机运用软件算法的方式代替传统的运算电路方法计算PSD位置值,有效地提高了系统的精度和稳定性。回转式校准仪的偏移测量范围为±4mm,分辨力为1.5μm、精度为5.5μm。可以广泛用于精确轴系校准和定位。     

一种基于PSD红外线位置传感器的设计

在介绍位置敏感器件(PSD)基本原理的基础上,提出一种以PSD为核心器件,应用于纠偏系统的红外线位置传感器的设计方法。介绍了该传感器的结构和测位原理,给出了硬件和软件的相关设计,分析了影响该传感器检测位置精度的因素,并提出了相应的解决办法。该位移传感器可检测的物体的最大运动位移为±18.5mm,检测精度优于0.1mm,采样频率可达1.5kHz。     

基于一维PSD误差分段的BP网络非线性校正

介绍了光电位置敏感探测器（PSD）的组成结构和工作原理,分析了传感器产生非线性的原因。对实际一维PSD进行了实验标定,建立了一般BP神经网络非线性校正模型,为了提高网络校正结果精度,提出融合误差曲线分段处理和BP神经网络的高精度校正方法,实例运用结果证明了该方法的可行性和优越性,大大提高了非线性区域的测量准确度和数据的置信度。对于传感器测量范围的扩大和整个测试系统精度的提高都具有较大的应用价值。     

Real-Time Dynamic Visual Tracking Using PSD Sensors and Extended Trapezoidal Motion Planning

A real-time visual servo tracking system for an industrial robot has been implemented using PSD (Position Sensitive Detector) cameras, neural networks, and an extended trapezoidal motion planning method. PSD and directly transduces the light's projected position on its sensor plane into an analog current and lends itself to fast real-time tracking. A neural network, after proper training, transforms the PSD sensor reading into a 3D position of the target, which is then input to an extended trapezoidal motion planning algorithm. This algorithm implements a continuous motion update strategy in response to an ever-changing sensor information from the moving target, while greatly reducing the tracking delay. This planning method is found to be very useful for sensor-based control such as moving target tracking or weld-seam tracking in which the robot needs to change its motion in real time in response to incoming sensor information. Further, for real-time usage of the neural net, a new architecture called LANN (Locally Activated Neural Network) has been developed based on the concept of CMAC input partitioning and local learning. Experimental evidence shows that an industrial robot can smoothly track a moving target of unknown motion with speeds of up to 1 m/s and with oscillation frequency up to 5 Hz.     

基于PSD的水利工程变形监测系统设计及室内检验

为高精度实现水利工程变形测量,设计一套基于PSD的变形监测系统。将激光器安装在水利工程易出现变形的位置上,通过实时观察照射在PSD表面的光斑位置变化,测出水利工程水平和竖直方向的微位移。对PSD输出的信号进行处理,利用单片机对转换后的4路信号进行位置计算,并用遗传算法与LM-BP神经网络法相结合的模型对PSD进行非线性校正,将位置结果显示在数码管和系统界面上。监测系统在模拟水利工程环境的室内已检验设计功能,同时PSD作为新型传感器,分辨力高,信号处理简单,可代替其他监测设备广泛用于水利工程的变形监测。