激光辅助的大型回转类零件直径实时测量方法

针对工业现场中需要对大型回转类零件直径实现实时、非接触测量的需求,提出了一种基于相交激光光条的双目视觉测量方法。结合双目立体视觉测量技术与直径测量的几何约束,采用强度高、方向性强的线型激光构造直径重建的特征信息;通过向待测零件表面投射相交的激光光条构造用于测量的特征点,提出了一种大型回转体表面激光光条交点的精确提取方法;利用摄像机标定结果重建激光光条交点的空间坐标,进而建立符合直径测量的椭圆模型并计算直径。在实验室环境下进行圆柱件直径测量实验,实验结果表明,待测物体的直径测量误差为0.5%,直径重建时间为1.026 s,所提出的测量方法为大型回转体直径的实时非接触测量提供可靠的技术手段。     

基于激光双目视觉系统的直径测量

为实现对大型圆柱体直径参数的测量,利用计算机视觉结构光测量原理,使用激光源、摄像机、运动导轨、计算机和标定块组成激光双目视觉测量系统,标定块用于标定摄像机的投影矩阵和激光平面方程,根据摄像机摄取的激光曲线图像,将该曲线从空间坐标系变换到激光平面坐标系,从而求解出圆柱体截面边界线的空间曲线方程,获取圆柱体在该截面处的直径参数.该系统可对长达8 m、直径在300 mm左右的圆柱体实现逐点直径自动测量,测量速度快、精度高.     

一种激光位移传感器动态测量列车车轮直径的新方法

列车速度的不断提高增大了车轮的磨损,加快了车轮直径的变化,给列车运行带来了安全隐患。提出了一种采用激光动态测量车轮直径的方法,介绍了使用单个激光位移传感器和两个激光位移传感器动态测量车轮直径的工作原理,并对影响测量精度的主要误差因素进行了分析和仿真计算。结果表明,采用两个激光位移传感器的测量方案可有效克服车轮运动过程中定位误差对测量的影响。经过现场测试,研制的激光测量装置的测量精度为±0.38 mm(σ)满足现场要求,实现了列车在正常运行过程中对其直径进行动态在线测量。     

机器视觉软件iGauge特性介绍--精度和重复性(一)

iGauge是一个非常容易使用的机器视觉系统，主要用于测量--距离、孔径以及零件的其他尺寸。尽管利用机器视觉测量同接触式以及激光测量的方法有所不同，但是它们的目的相同：使测量结果具有高精度、高重复性。     

大功率激光光束聚焦光斑功率密度分布直接测量仪的研究

针对激光加工大功率激光功率密度分布测量的要求 ,采用空心探针扫描采样测量法 ,提出并建立了被测激光经探针小孔、探针内通道传输的数学物理模型 ,经计算 ,给出了包括探针微孔孔径、探针内通道尺寸、系统采样点数等系统参数 ,设计了新的测量系统 ,实现了对大功率激光光束、聚焦光斑功率密度分布的直接测量 ,测量结果与理论计算相吻合。测量仪能对CO2 激光和YAG激光进行直接测量 ,测量的功率大于 10kW ,功率密度大于 10 7W /cm2 ,测量激光光束的最大直径为 6 0mm ,激光聚焦光斑的直径小于 0 5mm。     

电子调制的激光相干粗糙度测量技术研究

表面粗糙度对机械产品的使用性和可靠性有重要影响。为了实现远距离测量零件表面粗糙度,采用基于激光多普勒效应的电子直接调制激光的相干法进行了表面粗糙度测量。应用激光多普勒效应克服了工作距离的影响;使用电子直接调制提高了测量速率,降低了成本;采用相干法实现了交流锁相放大,有效控制了系统噪声。经过测量过程的统计误差控制、标定和比较可知,所设计的系统测量不确定度可达1‰。结果表明,该技术具有远距离测量且精度高的特点,对表面粗糙度的测量具有一定的指导意义。     

聚焦高斯光束光点尺寸的测量

在半导体工业开发研究领域中，如离子注入损伤的激光退火、激光增强的电镀和水溶液激光蚀刻等，激光已经日益变得不可缺少。实验结果的重复和验证需有一种精确测定激光输出功率密度的方法。聚焦高斯光束的光点尺寸是必须知道的数据。有些研究者已发表了用扫描刀口测量激光光束束腰和发散度的结果。结果是相当好的,但他们实际使用的复杂装置并不总是适用于现有的激光系统。本文介绍一种测量聚焦高斯光束直径的简便方法，其光束来自一台 Quantronix倍频Q幵关Nd:YAG激光刻划系统。该系统很易用到其它激光系统的分析中。     

光纤激光直接快速成型3l6L不锈钢精密零件研究

为了研究光纤激光在选区激光熔化直接成型316L不锈钢精密零件中的应用,采用扩束镜及f-θ透镜,将光纤激光在成型系统工作面上聚集成30μm~50μm左右的细微聚焦光束;通过分析离焦量、扫描速度、激光功率、扫描路径对比成型实验,获得了激光光斑直径、扫描速度、激光功率等工艺参量及扫描路径对成型精度的影响关系。结果表明,通过优化工艺参量及扫描路径,可成功成型壁厚达0.1mm的316L不锈钢精密零件。     

增减材复合加工零件残余应力和变形研究

为了改善增减材复合加工零件的残余应力和扭曲变形,提高零件的加工精度和表面质量,开发了一种基于Simu-fact Welding有限元软件的仿真方法.利用Simufact Welding软件,模拟了激光增材过程中,激光功率、扫描速度和光斑直径对整个零件残余应力分布的影响.利用X射线应力测定仪,测定了增减材复合加工零件内外...     

基于L298N的直流电机调速系统的设计与应用

本实验主要研究用无线控制的方式调节激光干涉仪的测量参数,以此实现其高效测量光学样品功能。实验中,直流电机调速系统软件是由TI提供的Basic RF来实现数据接收和发送,硬件是在控制模块与直流电机之间连接一L298N驱动模块,通过无线遥控板向CC2530控制板发送数据来驱动直流电机的转动以及调速,达到其在激光干涉仪中控制调整光学测量环境的重要应用。实验证明:基于L298N的直流电机调速系统可达到无线控制调节激光干涉仪的目的,使得激光干涉仪测量样品更加准确、高效。     

双路激光-CCD零件尺寸动态检测仪的研制

提出了采用双路激光-CCD进行在线检测的方法,该方法采用激光三角测量原理,用双路激光-CCD同时对零件进行检测,以减小甚至消除自动输料过程中由振动或跳动等因素给零件带来的测量误差。文中给出了激光-CCD测量零件尺寸的原理,对零件运动过程中厚度尺寸的双路补偿原理进行了理论分析;设计研制了该动态检测系统;并用该系统进行了大量的实验研究,实验结果表明:该系统对动态零件的尺寸检测精度达到±0.3μm,能适用于零件在精密加工及自动化输送过程中的高精度检测,具有很好的工程实用性。     

3．39μm双波长拍波干涉仪绝对测量大直径方法的研究

在介绍了３．３９μｍ双波长拍波干涉仪测量原理的基础上，提出了激光瞄准大型工件内外径测量点和３．３９μｍ双波长拍波干涉仪绝对测量大直径的新方法，给出了瞄准定位的实验结果，并对测量系统的误差进行了分析。分析表明：测量系统测量１０ｍ直径时，其测量误差小于０．０３ｍｍ。     

外差干涉仪混频误差分析

共光路外差干涉仪具有很高的分辨率．但因为安装、调试误差会产生非线性误差．影响系统的测量精度。着重分析了在共光路外差干涉仪中由激光光源的椭圆偏振化和沃拉斯顿棱镜的安装方位角误差同时存在的情况下，引起的频率混叠综合误差的大小及变化规律。结果发现其造成的非线性误差可达2．2nm，同时还发现两者造成的误差在某些情况下存在一定程度的相互抵消作用。讨论了提高测量系统精度的有效措施，对正确设计和调试激光外差测试系统、提高测量系统精度具有重要意义。     

激光微细加工中微小曝光区域的计算机温度测量系统

在半导体的激光微细加工技术里，微小曝光区域的温度分布是关键的工艺参数，必须得到精确的测量。而为了使温度测量不影响曝光区的温度分布，需采用不接触测量方法。研制了计算机温度测量系统，实现了微小激光曝光区温度的实时不接触测量。系统中，InGaAs／InP光探测器将微小高温区的温度信号转换为光电流．再经信号放大及模／数转换后输入计算机。结合温度定标实验，对测得的温度数据进行插值运算，在实验中可以实时显示出曝光区的温度值。系统的温度分辨率可达到0．2℃，测量区域的最小直径可达到18μm。同时设计了搜索算法，使温度数据采集和精密位移平台的移动相配合，实现了温度分布的测量和最高温度区的准确定位。     

利用电光调制提高连续激光福射功率的稳定性

用连续激光解决实际科学问题时，往往要对它们的能量参数的稳定性和复现性提出很高的要求。在这种情况下，对激光辐射功率的稳定性尤应引起注意，因为激光辐射功率的水平，在干涉测量、鉴定光接收器、将激光应用于信息测量系统、制造标准辐射源的时候,具有十分重要的意义。     

基于CC2530的光学测量装置无线遥控系统设计

针对传统激光干涉仪人工手动的光学测量调整装置,存在精度低、难以定量控制的缺点,设计了一种以TI公司的CC2530无线单片机为硬件开发平台,信号采用Basic RF进行无线通信的遥控系统。该系统简单使用一台遥控器,光学测量装置通过机械调整与高精度电机相结合,便可以完成对光学调整装置的遥控控制,能够满足一定距离的无线传输,具有低功耗、低成本、高性能的特点,减少了测量中气流和震动的影响,为在线和自动化测量奠定了基础。     

雾天多次散射对激光透射仪能见度测量的影响

为了分析雾天多次散射引起的激光透射仪能见度测量误差，结合激光大气透射仪的系统参量，基于平流雾和辐射雾分布模型，采用蒙特卡洛法对激光在雾中的传输特性进行了理论分析和数值模拟，获得了雾天透过率数据，并计算得到了多次散射引起的能见度误差。结果表明，在雾天气下随着空气中含水量的增多，多次散射越明显，透过率测量误差越大，辐射雾的透过率相对误差高达116.76%；同等条件下，当接收机直径为100cm时，辐射雾多次散射引起的能见度测量误差为19.30%；同时选取较小的接收机直径可以减小多次散射引起的能见度测量误差。因此, 在雾天应用激光透射仪进行能见度测量时，需考虑多次散射的影响。此研究结果对实际雾天气下激光大气透射仪能见度的测量具有重要的指导意义。     

无线电／激光高度表复合测高技术研究

无线电高度表和激光高度表是巡航导弹上用于探测地形高度的2种主要传感器,激光高度表具有探测精度高、抗电磁干扰能力强的优点;而无线电高度表不受天气和环境的影响,可全天候使用。因而,将无线电高度表与激光高度表进行复合探测,有利于提高地形探测精度,并增强系统抗干扰能力。在高度表测量方程的基础上,基于卡尔曼滤波公式和简单融合算法,给出了无线电／激光多传感器的滤波及融合模型;并利用M atlab对多传感器融合效果进行了仿真。仿真结果表明：基于多传感器融合的高度测量系统的精度比单个传感器的测量精度要高,且系统的稳定性和可靠性更强,所设计的基于无线电／激光高度表多传感器数据融合的高度测量算法是有效的。     

对月球测距的高功率激光系统

本文介绍对月球测距的一种移动式激光系统。适用于有1.5米望远镜的天文观察所。望远镜仅用于接收激光回波信号,因此对它的其他用途都不受大的影响。移动式月球测距激光系统,用的是高能、单模的钕玻璃激光器,它的倍频波长是530毫微米。因其激光发散度极小,仅用0.2米直径的光学器件就可以取得大气限制的束宽。这个方案设计之最初设想是对近地球卫星测距。对这种应用,使用一种5厘米的光学转向(Coude)系统指引激光束。还有单独的一台12厘米接收望远镜。     

基于LabView的激光束发散角测量系统

为了满足激光器生产过程中快速检测激光发散角的需求,研制了一套激光发散角快速测量系统。测量系统采用焦点法测量激光发散角,利用可变光阑法确定透镜焦点处激光束的直径。为了提高测量系统的自动化程度,基于LabView软件开发平台开发了测控软件。可实现对不同孔径小孔光阑的自动更换测量,记录相应的透过能量值,计算激光束发散角,并进行保存和打印。实验结果表明,测量系统测量结果准确,测量误差小于0.05 mrad,自动化程度高、操作简便,能够满足激光发散角快速测试的要求。