半光斑成像式多功能激光瞄准测头的研究

运用半光斑成像原理设计了一种用于三坐标测量机的多功能激光瞄准测头。详细介绍了测头的光学系统工作原理和设计思路,采用自适应控制方法实时调节激光光强使其可以适应不同光学特性表面的瞄准测量,并进行了多功能测头的重复性瞄准测量、灵敏度测量、倾角跟踪实验。实验结果表明,该测头重复性瞄准测量不确定度优于1 μm,测量灵敏度可达30 mV/μm,激光跟踪瞄准被测曲面倾角可达25°,能满足三坐标测量机的使用要求。该测头具有检测速度快、自动化程度高、瞄准精度高的特点,结合三坐标测量机或者其它测长仪器,能够实现对自由曲面进行快速精确瞄准及轮廓图像瞄准测量,具有广泛的应用前景和实用价值。     

未知曲面的矩形细分自适应测量方法研究

 在介绍已知曲面的自适应测量方法的基础上，重点分析了现有未知曲面测量方法的不足，提出了未知曲面自适应测量的矩形细分法，实现测点的自适应分布，并通过仿真分析和实验研究，验证了该方法的有效性，为提高未知曲面的测量精度和效率提供了一种新方法．     

基于半球形测头的自由曲面截形测量方法

提出的半球形测头测量自由曲面任意截形方法避开了用球形测头测量曲面的复杂过程和由此产生的三维测头半径补偿的数学模型及大量运算，消除了在三维曲面截形测量时由于被测曲面的扭曲对测头所造成的干涉，可使曲面测量直接转化为曲线测量，从而大大简化了测量和数据处理过程。     

激光加工机用自适应测量系统设计研究

针对激光加工的特定工艺要求，在对空间自由曲面测量系统分析的基础上，论述了测量系统研究的实际意义，进行了总体方案设计研究。内容包括：测头选择，系统控制方案设计，测试方案设计，数据处理方案设计等．     

三目视觉测头在自由曲面测量中的应用

自由曲面的逆向工程是先进制造技术中的一个关键技术．开发了一种线结构光三目视觉测头，这种包括3个CCD摄像机在内的测量系统具有许多优点，避免了双目视觉中存在的匹配现象．它不但具有高效率、高精度和高可靠性的特点，而且适用于复杂自由曲面的在线测量．针对工作原理以及相关问题，对其进行了详细的讨论，其中包括系统优化、摄像机标定、采样策略、特征提取、图像匹配和数据重构．实验证明三目视觉测头在精度和可靠性方面都优于双目测头．首次研制测头的精度达到了0．02mm．     

曲线曲面测量中测头影响的分析与运用

通过测量实例分析在触发式测头三坐标测量机上测量曲线曲面时几种测量方法的原理、测头对测量结果的影响、数据处理方法等问题 ,可供曲线曲面弹体 ,模具、量规、零件测量或编程时参考。     

曲线曲面测量中测头影响的分析与运用

通过测量实例，分析在接触式三坐标机上测量曲线曲面时几种测量方法的原理、测头对测量结果的影响、数据处理方法等问题，可供曲线曲面弹体、模量、量规、零件测量或编程时参考。     

线结构激光仿型测量中的视觉跟踪算法

本文在介绍国内外概况的基础上简要分析了国内现有线结构激光测量系统的特点 ,然后提出了一种基于CNC系统的线结构激光仿型测量的视觉跟踪算法 ,该算法给出了一套较为完整的跟踪策略 ,解决了超视距和成象时测头的自适应调节问题     

自由曲面测量研究综述

本文结合国内外研究现状,对自由曲面零件的各种测量方法进行了比较,并对曲面CAD模型已知时测点的自适应分布、测量路径优化、自由曲面形状误差评定和CAD模型未知时的测量规划和测点数据处理等自由曲面测量中的几个关键问题进行了综述和分析。     

基板玻璃翘曲度的精密随动测量技术

针对大尺寸基板玻璃翘曲度的精密测量,提出基于实时整定多项式权值的广义最小方差（RAPW_GMV）随动扫描测量方法。主要思想是根据实时估计的被控对象参数及RAPW_GMV输出误差修正多项式的权值,实现测头自动跟踪扫瞄测量。实验证明,该方法小位移精密测头自动测量未知曲面的跟踪误差优于0.02 mm,实现了基板玻璃翘曲度的快速、高精度自动测量。     

跟踪式偏振光三角法测头

针对三角法测量的不足,设计了一种跟踪式偏振光三角法测头。对三角测量法的理论分析表明减小测量范围能提高测量精度。测头结合表面跟踪方法与三角测量法,跟踪使测量范围不受限制;仅在小范围内进行三角法测量,测量精度大大提高。对金属表面的反射特性进行了分析和推导,得出镜面反射与漫反射具有不同的偏振特性。通过偏振滤光减少了镜面反射光对测量的影响,从而降低了对被测表面材质的要求。本文给出了测头结构和工作原理。试验表明,测头能测量镜面反射较强的金属表面,测头可自动跟踪表面,并可结合测距仪实现表面形状的高精度测量。     

二维曲线自动跟踪测量的一种新算法

商品坐标测量机软件的二维曲线自动跟踪测量功能在应用中经常出现跟踪失败和采样信息不充分等问题。针对这些问题 ,提出了一种基于三次样条曲线基本性质的二维曲线自动跟踪测量算法 ,采用圆弧外插方法估算后续测量点并利用回溯方法提高跟踪测量的可靠性。这种方法还可以推广应用于曲面的扫描测量和一些特殊的三维曲线的自动跟踪测量中。文中还对测头补偿问题进行了分析 ,提出了相应的解决方法。     

飞机表面划痕非接触测量仪的研究

介绍了一种飞机表面划痕非接触测量仪。它以激光三角传感器为主要组成部件，并附以机械扫描装置，可完成被测飞机表面划痕的非接触测量。在分析了被测表面散、反射特性的基础上，给出了激光三角传感器正确放置方式，并提出改善测量精度的传感器姿态调整法。针对浅划痕测量时噪声较大的特点，提出利用子波分析的方法突出被测划痕形貌的信号处理方法，实验表明了此方法的可行性。本测量仪具有非接触测量、测量范围大、精度高、结构简单、成本较低的特点。     

基于激光二维散射原理在线测量表面粗糙度

针对现有零件表面粗糙度测量仪器操作复杂,现场测量能力差的问题,提出一种基于激光二维散射的在线测量方法,该方法不仅可以测量表面粗糙度的统计参数,而且可以反映出表面纹理的形貌特征.在测量中,用无衍射激光光束作光源,用高精度的CCD摄像机作位移传感器,利用Matlab进行表面粗糙度测量数据采集与处理,使表面粗糙度在线检测成为...     

刮板细度计示值误差非接触自动校准装置

采用光谱共焦传感器以及激光位移传感器相互配合的设计方式,研制一套新型刮板细度计示值误差非接触自动校准装置。利用光谱共焦传感器测量光点可小至5μm的优点,实现对刮板细度计测量点的精准定位,同时避免了接触测量造成测头及测量面磨损的问题。经实验证明,该装置测量重复性好、效率高,测量结果准确可靠,具有重要技术推广价值。     

Using Laser Scattering for Detection of Cracks on a Microsolderball Surface

In this paper, a scanning laser probe has been developed to detect and measure cracks on a microsolderball surface. The technique, based on a light-scattering method that employs a low-power He-Ne laser and conventional optical components, enables the laser beam to be focused on the test surface. In the relative scanning between the test surface and laser probe, the specularly reflected light intensity acquired by a photodiode would exhibit the change of the scattered-light intensity, which can be used to determine the size of cracks on the solderball. Proof-of-concept experiments have been performed with measurement of cracks of different sizes (from 4 m to 60 m) on the microsolderball.     

Design and analysis of an optoelectronic inclinometer for simultaneous measurement of inclinations along two orthogonal directions

Conventional inclination measurement systems such as precision vials and capacitance measuring systems can measure inclination in only one direction at a time. We present what is believed to be a new optoelectronic system that can measure inclination angles along two orthogonal directions simultaneously by using a simple pendulum, two mirrors, a 2D position-sensing detector (PSD), and a laser diode. The light ray from the laser is projected onto a mirror that is fixed to a pendulum whose relative angle modifies in response to inclination changes of the inclinometer's housing. The light ray reflected by the mirror is sensed by the PSD, after which the signal can be interpreted by a PSD signal processor, recorded, or output to a computer. This study uses skew-ray tracing methodology to obtain implicit nonlinear system equations to model the relations of the relative inclination angles of the various components, PSD position, and world frame. A first-order Taylor series expansion is used to obtain a linear form of the system equations. To validate the proposed methodology, an actual prototype system is built and experimental results show that the performance of this system is excellent.     

激光位移传感器的计算机辅助设计和实验验证

根据被测物体的表面反射模型，采用光线追踪法对所设计的激光位移传感器进行了计算机仿真，利用复合形法进行结构参数优化。在结构优化基础上，使用单片球面透镜获得了较高的线性关系。实验表明，此方法可以缩小传感器的结构尺寸、提高精度、降低成本。     

ICF靶丸表面形貌及球度误差检测

为了对ICF靶丸的表面形貌及球度误差进行高精度测量,开发了一台五轴坐标测量机,并采用锥光全息技术的激光测头实现对靶丸表面的高精度、非接触检测。首先,根据靶丸表面的结构特点,改进了基于最小二乘的球度误差评价算法;然后,介绍了作为实验平台的五轴坐标测量机的整体配置,推导了该坐标测量机的测量数学模型,该坐标测量机可实现在多个姿态下对靶丸的非接触取点测量;最后,在相同条件下,进行了5次实验测量,其结果表明:靶丸球度误差测量的均值为0.0021 mm,标准差为2.07 x10^-4 mm。该检测方法可以满足对靶丸表面形貌及球度误差高精度、高稳定性的测量要求。     

测量喷气推进器火焰湍流速度的激光多普勒方法

本文研究了测量喷气推进器火焰湍流速度的激光多普勒方法，与其它方法相比较，该方法是非接触的光学方法，具有明确的方向响应和高空间和时间分辨能力，可用于研究高温，高速和高湍流强度的复杂燃烧情况。