猫眼光学误差的测量与修正

介绍了猫眼光学误差对激光跟踪三维坐标测量系统的影响及猫眼光学误差的主要来源,设计了一种猫眼光学误差的测量原理并构建了相应的测量装置,论述了测量数据处理方法以及在进行激光跟踪三维坐标测量时对猫眼光学误差进行修正的方法.在数据处理过程中,使用了非线性拟合算法来消除半球偏心和安装偏心对测量结果的影响,使用了二维插值算法来获取猫眼在任意入射方位角处的光学误差值.使用所构建的测量装置对Leica公司生产的CER75猫眼的光学误差进行了实际测量并对测量数据进行了处理.实验结果表明,被测猫眼在其接收角范围内的最大光学误差约为4μm.     

双曲镜面的三面体反射器的特性分析

目的　研究角度测量中反射体的特性 .方法　几何光学方法 .结果　得到了图象坐标的表达式 .结论　在角度测量中 ,具有双曲镜面的三面体反射器的特性优于其他三面体反射器 .     

采用光栅投影的三维测量方法

提出一种新的三维坐标测量方法,该方法基于光栅投影、相移和三角测量等测量方法。与传统的光学测量方法不同,测量系统采用两个CCD相机记录投影光栅,减小了测量误差,提高了测量精度。测量实验结果在各个坐标上的精度分别为?靘,?靘,?8.5靘,总体精度优于20靘,证明了该方法的先进性和可行性。     

CCD立靶弹丸攻角测量

基于CCD立靶坐标交汇测量原理,提出了通过测量弹头和弹尾过靶坐标进而解算出弹丸攻角的方法,使CCD立靶测量系统在完成弹丸着靶坐标测量的同时,还可以完成弹丸攻角的测量.对CCD立靶坐标测量精度进行了分析,推导了攻角测量的相关公式;结合试验,对攻角测量精度作了分析,对方法的可行性进行了验证.结果表明,利用CCD立靶测量系统...     

双圆锥扫描红外地球模拟器精密光学校准

对地球模拟器进行光学精密校准是保证双圆锥扫描红外地平仪单机地面性能测试的必要前提.采用两台电子经纬仪建立三维坐标实时测量系统,实现对双圆锥扫描红外地平仪地球模拟器的精密光学校准.根据理论设计值作为参考值,与实际测量值进行比较,反复放样测量,进而调整地球模拟器的冷热边界,调校精度可使地球模拟器边界特征点坐标的定位误差控制在0.2 mm 之内.高精度位置控制保证了双圆锥扫描红外地平仪高精度的噪声等效角性能测试,可以保证噪声等效角(3σ)控制在0.07°以下.     

坐标测量机及其应用

随着技术的发展，工业中采用了越来越多的特殊曲线或曲面，采用坐标测量技术的坐标测量机就可以比较好地产生这些曲线或曲面。利用坐标机可以对各种复杂形状的三维零件进行手动、机动或自动测量，通过人机对话，在计算机控制下完成全部测量的数据采集和处理工作。使用坐标测量技术的仪器还有其它形式。例如，使用经纬仪进行探测点瞄准的光学坐标测量系统，可以用非接触的方法对大型设备进行测量；原子力显微镜和隧道显微镜是微观尺寸的坐标机，可以在原子量级上进行测量。坐标机可以测量各种形状工件的几何参数。对任何一个被测对象，测量方…     

光电角坐标测量装置实验系统软件设计

为了实现对光电角坐标测量装置多种工作状态的实时控制和角坐标数据测量结果的动态显示,采用LabVIEW 8.5设计了光电角坐标测量装置实验系统的软件,通过多面板程序设计和动态载入界面设计的方法,实现对各个功能子VI的动态加载和灵活的调用各个实验模块,并采用串行通讯子VI和工作状态控制程序实现系统的数据通讯和工作状态控制.由于采用数据处理程序对角坐标测量数据进行转换和显示处理,系统可以灵活的进行各项显示和随动实验.实验结果表明,对于同类型的光电角坐标测量装置,系统应用灵活,精度达到要求.     

工程测量中GPS坐标系统转换及坐标系换算

为满足GPS测量用户统一坐标系统需求,拓展GPS测量应用领域,介绍了GPS坐标系统和工程测量中常用坐标系,以及WGS-84坐标系统与BJ-54坐标系统变换方法和同一坐标系统下各种坐标系的转换方法。     

视觉测量传感器系统结构参数设计分析

依据三角法建立了基于线结构光和对称式双目立体视觉的两种典型视觉传感器坐标测量系统数学模型.通过对坐标测量模型及传感器各结构参数之间的相互关系分析,研究了线结构光视觉传感器和双目立体视觉传感器坐标测量系统结构参数及其误差对系统综合测量精度的影响关系特性.在对各结构设计参数综合分析的基础上,提出了视觉传感器坐标测量系统结构参数优化准则,并给出了线结构光视觉传感器及双目立体视觉传感器坐标测量系统结构参数的一般性设计原则与方法.     

三种着靶坐标自动测量设备精度评价方法

弹丸着靶坐标自动测量设备在身管武器的密集度测量中应用广泛.在该类设备的生产、研制过程中常需将其测量结果与纸板靶测量结果进行对比,以评价该类设备测量精度.评价试验中,自动测量设备与纸板靶坐标系统相互独立,两套系统的测量结果不能直接比对,给自动测量设备的精度评价带来困难.本文分别从弹丸散布中心、弹丸与基点距离和坐标系系统差的角度研究了3种评价方法,介绍其原理和过程,并通过实弹试验数据完成了对3种评价方法的验证和比较.文中结论可为着靶坐标自动测量设备的精度评价提供方法和参考.     

现代三坐标测量机的开发

开发了一种高精度三维坐标测量机,它包括一套激光测头系统和高性能的伺服机构,具有精确控制、定位优化、三级减速近似、在线位置修正和光滑算法等功能.实验结果表明,在6 400 mm×2 100 mm×1 500 mm的整个测量范围内,测量精度优于30 μm;在区域范围内,测量精度优于8 μm,采样速率超过1 000点/min.该测量系统的测量效率很高.另外,还可以用于测量软材料表面.     

自由曲面光学器件检测技术

自由曲面光学器件尽管有其突出的优点,但还远不能进入到现代光学系统的主流中去,问题之一就是精密检测．自由曲面光学器件的检测对于其精密加工不可或缺,并且两者通常具有不可分割的联系．文中阐述了与不同加工阶段相关的自由曲面光学器件检测中的问题和对策．在抛光前后宜分别采用坐标测量机和光学干涉仪,两种方法都存在一些问题有待解决．实际上坐标测量方法是近十几年来自由曲面测量的主流,这方面的研究主要集中于定位、误差补偿及采样策略等问题上．相比之下,自由曲面光学器件的光学测试是一个新的技术,其中不仅是分析软件上的存在问题,首要的还是缺乏适当的测量手段．尽管也可应用专门的轮廓测量仪,但它还存在诸多限制．结合子孔径拼接技术的干涉仪在某些自由曲面光学器件的测量中前景良好,不过对于更复杂的曲面,它同样无法进行测量．     

Mobile Spatial coordinate Measuring System (MScMS) – introduction to the system

In many industrial fields (for example, automotive and aerospace) dimensional measurements of large size objects should be easily and rapidly taken. Nowadays, the problem can be handled using many metrological systems, based on different technologies (optical, mechanical, electromagnetic, etc.). Each of these systems is more or less adequate, depending on measuring conditions, a user's experience and skill, or other factors like time, cost, dimensions, accurateness, portability, etc. In general for measuring medium-large size objects, portable systems can be preferred to fixed systems. Transferring the measuring system to the measured object place is often more practical than vice-versa. The purpose of this paper is to introduce a new system called Mobile Spatial coordinate Measuring System (MScMS). The system has been designed to perform dimensional measurements of medium-large size objects. MScMS is made up of three basic parts: a ‘constellation’ of wireless devices, liberally distributed around the working area; a mobile probe to register the coordinate points of the measured object; and a PC to store data sent by the mobile probe?–?via Bluetooth?–?and to process them by means of ad hoc application software. MScMS is easily adaptable to different measuring environments and does not require complex procedures for installation, start-up or calibration. This document presents the system hardware/software/firmware architecture and functionalities and describes the peculiarities and metrological performances of MScMS first prototype, which has been developed at the industrial metrology and quality laboratory of DISPEA?–?Politecnico di Torino. Finally, the most critical aspects of MScMS are illustrated and the research perspectives for future improvements are given.     

坐标测量机上建立测量坐标系的理论与方法

本文研究了在三坐标测量上测量零件时，建立测量坐标系产生的测量误差，指出了用测量坐标系体现基准时。基准要符合最小条件，并论述了三种建立测量坐标系的方法，其中多点法中盾线拟合法还可以对直线度，平行度，垂直度等形位误差进行测量与评定，收到了满意的效果。     

Ray-tracing method for isotropic inhomogeneous refractive-index media from arbitrary discrete input

We have developed a ray-tracing simulation procedure for optically isotropic gradient refractive-index media. The procedure can take discrete points of arbitrary distribution for the definition of refractive-index distributions and lens surfaces. It is useful for simulating ray trajectories in real lens systems. The procedure is applied to a ray-tracing simulation of the Luneburg lens and a radial gradient optical fiber. The simulation results are compared with the analytical solutions, and it is shown that they are in precise agreement.     

Behavior characteristics of nano-stage according to hinge structure

Nano-stages are used in many ultra-precision systems, such as scanning probe microscope (SPM), optical fiber aligners, ultra-precision cutting, measuring and optical systems. Generally, ultra-precision machining and measuring are achieved using a nano-scale motion stage actuated using Piezo-electric actuators (PZT), and the importance of and demands for the motion stage increase with the need to improve system performance and accuracy. However, it is difficult to find solutions because the performance and characteristics of nano-scale motion stages are determined by various factors, such as the hinge structure, actuator, and method of system control. This paper focuses on improving of leafspring and planar joint hinges, and suggests a composite joint hinge stage.     

三维极坐标测量技术研究

为了解决非接触测量球面的盲区问题,实现球面上小孔位置测量,研制了三维极坐标测量原型样机。分析了三维极坐标测量技术在测量原理、工件坐标系建立、测头应用、温度特性及误差传递等方面的特点。结果表明三维极坐标测量方法适合应用非接触光学测头,有利于提高三维坐标测量精度。     

A prototype optical encoder system with nanometer measurement capability

Optical gratings are becoming available with precision down to the 2 nm level, or below. Such gratings can be employed to make highly accurate measuring tools such as optical encoders and coordinate measuring tools which can find numerous applications in precision machining applications and integrated circuit industry such as image placement inspection. Such tools are significantly less expensive than interferometers because of the relaxed mechanical tolerances required on the associated stages. In this paper, a novel prototype optical encoder system is developed for grating-based measurement tools with nanometer accuracy. The location of the grating was determined with an error of 0.09 nm. This is comparable to the accuracy of state-of-the-art interferometers, but at much lower cost.     

基于近景数字摄影的坐标精密测量关键技术研究

研究了基于数字近景摄影原理的三维坐标精密视觉测量方法，可用于工业现场大尺寸范围内的坐标测量。对其核心技术，即数字成像器件高精度模型及标定、成像器件空间精密定向、高精度亚像素图像处理算法以及光学编码与精密测头技术，进行了深入的讨论，给出了原理和实现思路，为工业现场数字近景摄影三维坐标精密测量系统的设计提供了理论依据。