基于三角测距系统的不同表面材质测量精度的研究

研究不同被测表面材质对激光三角测距测量精度的影响,利用光线追迹方法,通过对不同表面材质成像光斑的光学模拟,同时利用MATLAB对得到的波形数据进行归一化处理并对光斑质心理论计算,得到影响三角测距测量精度的2个关键因素:表面反射率分布和表面微观形貌.表面反射率越接近朗博体的目标物对应的检测误差越小;表面纹理越少,对应的检...     

光学相干层析技术在光学表面间距测量中的应用

搭建了适于镜头中光学表面间距测量的实验装置,用于非接触高精度测量镜面间距.该装置以光纤型时域光学相干层析系统为基础,通过光学表面的层析成像精确测量其相对位置.对样品扫描装置进行了改进,利用高精度导轨移动光纤准直器来移动成像范围,实现对不同深度光学表面的层析成像.利用实验测量系统完成了对空气间隙样品及已装调好镜头的光学表面间距的测量,其中空气间隙样品的测量值为6.026mm,用游标卡尺得到的对比测量值为6.02mm;对镜头关键参数空气间隙的测量值为10.750mm,其设计值为(10.7±0.03)mm.实验系统误差为3.871μm,测量灵敏度为10.5μm.结果显示该方法具有非接触、高精度、高灵敏度的特点.     

微尺度激光喷丸强化TiN涂层的表面性能

采用直径为300 μm的激光光斑对TiN涂层表面进行微尺度激光喷丸强化处理以进一步提高TiN涂层的表面性能.利用光学轮廓仪和纳米力学测试系统测量了不同激光工艺参数作用下TiN涂层喷丸区域的表面形貌、纳米硬度及弹性模量分布.结果表明,喷丸区域形成的圆锥形凹坑最大深度约为1.2 μm,纳米硬度和弹性模量在喷丸中心处变化最大...     

马波斯推出高精度轴形光学测头

马波斯（Marposs）公司最近推出一种用于高精密加工中心和数控铣床的Mida OGP70轴形光学测头,该测头的单向测量重复性达到0·1μm。该测头与传输模块集成在一起,通过无线接收器,测量数据可以无线传输到机床的CNC系统。该公司称,这种触发测头可以360。发射启动和关闭信号,为了方便地安装在机床的加工范围内,测头具有很宽的发射角。     

激光差动共焦透镜中心厚度测量系统的研制

基于高精度光学共焦定位技术研制了一种全新的非接触透镜中心厚度测量系统,该系统利用差动共焦技术的高轴向层析特性和轴向响应曲线的绝对零点对被测透镜的前表面顶点和后表面顶点分别进行精密瞄准定位;同时,利用激光干涉仪获得透镜前、后表面顶点的位置坐标;然后通过光线追迹算法计算透镜中心厚度,进而实现了透镜中心厚度的高精度非接触测量。实验结果表明,该系统测量精度高,测量标准差小于1μm,满足透镜中心厚度测量的精度要求。     

用于惯性约束聚变靶丸测量的激光差动共焦传感器

针对目前原子力显微镜等方法只能测量激光惯性约束核聚变(ICF)靶丸外表面等难题,研制了高精度、非接触、小型化的激光差动共焦传感器(LDCS).该传感器基于差动共焦原理,利用激光差动共焦轴向响应曲线的零点对靶丸内外表面和球心分别进行定位,并结合物镜微位移驱动技术,实现靶丸内外表面和壳层厚度的高精度测量.该方法减少了靶丸表面的反射率、倾斜等因素对测量瞄准特性的影响,显著提高了系统的抗干扰能力.将传统的显微成像与差动共焦测量光路进行有机融合,实现了对被测样品的精确瞄准.初步实验与理论分析表明:当测量物镜的数值孔径NA为0.65时,LDCS的轴向分辨力优于5 nm,信噪比优于1 160,过零点的标准偏差为10 nm.该传感器为激光惯性约束核聚变靶丸测量提供了一种新的技术途径.     

表面倾斜对激光三角测量的影响及校正研究

为了提高激光三角测量系统的精度,减小待测表面倾斜对测量结果的影响,针对具有某种具体表面特性的待测表面,提出了一种表面倾斜校正算法。该算法采用对不同的倾斜角度所产生的偏差与倾斜角度建立一个函数库,对该函数库进行曲线拟合,产生一条标准倾斜角度误差曲线,根据该曲线及待测表面的倾斜角度对测量结果进行校正。实验结果表明:该算法可以将待测表面倾斜引起的测量误差减小到原来的1/5,最终可以将此测量误差控制在±10μm以内,对不规则表面的测量具有较好的实用价值。     

激光自动对焦中离焦量的探测与计算方法

根据激光光线聚焦状态不同对应被测面上激光光斑形状不同的特点,通过引入辅助激光束,分析了调焦CCD采集的激光光斑图像信息,进而根据光斑形状及半径等信息确定被测面对焦状态。针对实验中每隔相同离焦距离采集的一系列光斑图像,提出了相应的图像处理方案,以提取所需光斑半径信息,进而进行光斑半径与离焦量转换。实验结果表明,光斑半径与离焦量呈线性关系,最大线性范围灵敏度为2.342像素/μm,最高可实现0.43μm分辨率。     

光学三角法全视场自扫描测头的设计与研究

本文基于光学三角法测量原理,设计了一种通过改变光平面与成像光轴夹角来实现对视场内被测零件表面扫描的视觉测头。通过紧凑的旋转镜片反射机构驱动光平面在物空间做扫描运动,将全视场自动扫描功能封装在在线结构光视觉测头内部,使扫描成为线结构光视觉测头的一项内置功能。光定位精度实验以及尺寸测量的重复性精度实验均表面这种设计方法的可行性。这种自扫描测头对中、小尺寸零件三维尺寸的快速检测有重大的实用价值。     

自由曲面超精密成形在线测量仪的研制

设计研制一种用于成形表面接触式在线测量的超精度测量仪.其优点是测量力小(大约100～150mgf),对被测表面不会产生划伤、刮痕,测量精度高,测量仪测头的倾斜与滑动引起的测量误差很小,且其运动通过极小型的激光干涉差分传感器进行检测.因此,其测量数据的相关性和重复性比传统的传感器要好得多,测量数据的重复性3σ小于0.1μm.该测量仪可实时进行测量,测量得到的数据通过电脑同步输出,效率高.