CCD激光微位移测量系统的测量头设计

CCD位移测量装置就是运用CCD技术设计的一种超高精度高速非接触激光位移测量仪器。其中测量头的设计是影响测量精度和测量系统整体性能的最主要因素。本文着重论述了测量头几何参数和光学系统参数的选择和计算。     

基于双光纤耦合的微深孔测量方法

为了解决微深孔的精密测量问题,介绍了一种基于双光纤耦合原理的微深孔测量方法.该方法属于瞄准触发式测量方法,通过双光纤耦合器及显微物镜将光纤传感器触测头在微深孔内的微小位移量转变为CCD图像捕捉系统的横向位移量,利用图像空间定位算法得到CCD上的光斑中心位置.由CCD上光斑能量中心位置与传感器触测点在空间位置的一一对应关系即可得出传感器触测头在孔内部与孔壁的接触状况,从而实现对被测孔测量时的高精度瞄准.光纤传感器瞄准后将发出信号给测量长装置,如双频激光干涉仪,以实现对微深孔的精密测量.最后运用该方法对直径为0.2 mm、深2.0 mm深盲孔的直径进行了测量,其测量结果的重复不确定度优于0.4 μm.同时运用该方法对直径为0.3 mm、深110 mm的微深孔的圆柱度进行了测量.     

激光高阶回馈微位移测量系统设计及误差分析

设计了一套基于激光高阶回馈效应的微位移测量系统,介绍了其工作原理,给出了系统中光学单元、机械单元和信号处理及细分单元的设计方法及关键参数。对设计完成的测量系统与PI位移台进行了比对测试,实验结果表明系统的分辨率达到0.7 nm,并对测量系统进行了误差分析。激光高阶回馈微位移测量系统不但分辨率高,而且还具有结构简单和性价比高等优点,在精密位移测量中具有广泛的应用前景。     

基于时间差法主动调焦式激光测头的研究

在研究动态主动调焦法测量原理的基础上,提出一种新型的动态主动调焦式激光测头的检测方法。该检测方法的核心原理是将位移量的测量转换成了时间差的测量,从而简化了激光测头的结构,提高了激光测头的测量精度和稳定性。介绍了所设计的高精度激光测头测量系统,并对激光测头进行了动态特性的实验。结果表明激光测头的测量分辨力为0 .075μm,测量线性度为0. 45μm,测量范围为±0 .1 mm。     

回旋壳体内外曲面三坐标激光非接触测量系统的设计与实现

提出了一种非镜面回旋壳体内外曲面三坐标激光非接触测量系统的设计与实现。该系统采用激光和CCD等技术实现了被测体表面三坐标快速自动扫描。论述了系统设计思想 ,介绍了该系统的组成。讨论了激光非接触测量头测量原理及系统测量过程 ,最后介绍了系统主要技术指标。     

回旋壳体内外曲面三坐标激光非接触测量系统的设计与实现

本文介绍了一种回旋壳体内外曲面三坐标激光非接触测量系统的设计与实现。该系统采用激光和CCD等技术实现了被测体表面快速自动扫描。论述了系统设计思想 ,介绍了该系统的组成。讨论了激光非接触测量头测量原理及系统测量过程 ,最后介始了系统主要技术指标。     

基于PSD的微位移测量系统研究

为了提高激光跟踪仪的跟踪精度,改善激光跟踪仪性能,根据测量光斑在PSD上的坐标可实现光斑位移测量的原理,研究了提高微位移测量精度的方法,设计出一种由PSD传感器、ADS8556模数转换器和TMS320F28335数字信号处理器构成的高性能微位移测量系统.该系统在硬件设计中引入二阶有源低通滤波器消除了部分噪声干扰;在软件设计中通过误差补偿和数字滤波进一步提高了数据可靠性.加入抗干扰设计后,获得的二维坐标波动量峰峰值均在6μm以内.实验表明,该系统可获得高精度的光斑坐标,为激光跟踪仪精密跟踪奠定良好基础.     

基于CCD的激光微位移测量系统研究

介绍了一种基于多普勒效应的可进行动态微位移测量的激光微位移测量系统。该系统以He-Ne激光器为光源,配以干涉系统移动方向判别及分频系统、CCD视频信号的高速动态采集系统、微机处理系统及干涉图处理软件包等。与传统测量方法相比,其精度、灵敏度及稳定性都有较大提高,并实现了微位移的全自动测量。     

步进电机脉冲当量及回程差的微位移测量系统

摘要:为了精确测量步进电机的脉冲当量和回程差,提出了一种基于薄膜干涉原理的激光微位移测量系统。该系统以He-Ne激光器为光源,配以牛顿环仪系统、面阵电荷耦合器（CCD）视频信号采集系统、计算机及数据处理软件等。采用条纹记数法实现微位移测量,具有四百分之一波长的位移分辨率。与传统测量方法相比,其精度、灵敏度及稳定性都有较大提高,特别适合范围在微米及微米以下的位移测量。在对TSA50-C型商用步进电机的测量中,结果验证了这种测量系统在普通实验室环境噪声中可以达到纳米级的位移测量精度。实验数据处理结果表明,对于5微米以下的脉冲当量及回程差的测量,该测量系统的相对误差分别为2.63%和0.44%。     

基于激光光栅载波技术的微位移测量方法

为了提高微位移测量精度,提出一种基于激光光栅载波技术的微位移测量方法.首先根据分析旋光原理采集尺寸与偏振光沿光轴的厚度比,根据琼斯矩阵计算微位移与位移方向,然后根据激光光栅干涉条纹图计算光强,计算弯曲条纹和光栅条纹进行相位解调,获得待测量物微位移变形相位,最后根据解调出相位值得到微位移.实验证明,本方法获得了高精度微位...     

基于线阵CCD的新型转速传感器

为解决已有转速测量方法动态范围受限,需附加测量元件影响转动与测量精度等问题,本文提出了一种基于线阵CCD的转速传感器。利用固定于转轴上的特殊设计条纹的反射,将转动变换成平动,利用CCD在微位移检测方面的优势,再结合高灵敏度的PIN管作为位置标志,同时实现了在低速和高速范围内的非接触、实时性测量。转速测量实验表明,本文传感器在0～8 000r/min内,分辨率可达0.86r/min,平均相对误差为0.59%,线性度为1.6%。     

基于频域数字散斑相关方法的面内微位移测量

使用传统数字散斑相关方法对物体面内微小位移进行测量时,由于受到噪声影响和算法本身的局限,会出现测量精度低、数据处理速度慢等问题。针对以上缺点,应用频域数字散斑相关方法,通过散斑记录和MATLAB软件编程,实现了物体面内微小位移的测量。这种方法不但弥补了传统数字散斑相关方法的不足之处,而且简化了一般光学测量过程中的反复调校过程。理论分析及实验结果表明,应用频域数字散斑相关方法测微位移的系统结构简单、处理速度快、精度高,能够达到微米级,相对误差小于1%。     

补偿式光纤双法布里－珀罗微位移测量系统

本文提出一种能补偿环境影响的,插入光纤传光介质的新型微位移测量系统和灵敏度阈的实验结果.由于采用平行双通道的结构,系统具有高精度、抗干扰的补偿法特点.该系统适合于微位移(纳米级)测量,可用于检定其它高精度位移传感器,几何量计量中定位,微细加工表面轮廓测量以及可以转换成微位移量或光程差的其它物理量测量中.     

补偿式光纤双法布里－珀罗微位移测量系统

本文提出一种能补偿环境影响的，插入光纤传光介质的新型微位移测量系统和灵敏度阈的实验结果。由于采用平行双通道的结构，系统具有高精度、抗干扰的补偿法特点。该系统适合于微位移（纳米级）测量，可用于检定其它高精度位移传感器，几何量计量中定位，微细加工表面轮廓测量以及可以转换成微位移量或光程差的其它物理量测量中。     

基于CCD圆柱体压力非接触测量系统的研究

介绍了一种基于CCD圆柱体压力非接触测量系统的工作原理及总体构成，给出线阵CCD驱动电路的设计，并对测量误差进行了详细分析。实验结果表明该系统提供了一种传感器完全不受力、稳定可靠、适应各种测量环境、准确度高、结构简单、携带式的各种圆柱体构件非接触力测量。     

提高线性CCD测量水平的分析研究

为了提高线性CCD测量系统的测量精度,从影响系统的几个主要方面进行了分析研究,并提出相关的改善措施。除了详细论述了线性CCD传感器、光源成像系统、A/D转换器等器件系统外,还分析研究了信息采集、驱动电路设计方法和图像处理的软件算法。对CCD图像的噪声组成进行了较完整的分析,给出了其噪声的详细分类;根据各噪声的特点,提出了相应的噪声处理技术。     

激光等距非接触测量车身曲面装置的研究

介绍了一种基于激光三角法的激光等距非接触测量车身曲面的装置。测量系统采用半导体激光器作光源 ,线阵 CCD作光电接收器 ,运用数字图像处理技术 ,使系统精度达到比较满意的程度。     

CCD的非线性响应特性对光束质量测量的影响及修正

在利用电荷耦合器件CCD对激光光束质量测量的过程中,通过对比不同的激光波长,分析了CCD的光电响应非线性特性对光束质量M2因子评价的影响。由于对未进行线性标定的CCD所测得的四种不同波长的激光器的光束束宽值相对比较大,这会对激光光束质量的测量精度带来影响,因此提出了一种新的基于面阵型光电探测器的光电响应标定方法。搭建基于CCD测量法的激光光束质量测量系统,建立高斯型激光光束的近远场传输模型,对激光束在传输方向上不同位置处的焦散廓形进行多次采样,利用统计学方法得到CCD的光电响应线性区间。仿真和实验结果表明:利用CCD光电响应特性的标定结果对图像进行非线性灰度修正,对比国际标准激光光束质量分析仪,所测得的激光光束质量M2因子更加准确且相对误差降低了2.36%。提出的方法可有效提高激光光束质量M2因子的测量精度,对于评价激光光束质量具有重要的应用价值。