无衍射光莫尔条纹法直线度测量仪

提出用无衍射光和环光栅重叠产生环状莫尔条纹的技术进行空间直线度测量的技术，给出了理论分析，仪器结构和原理实验，并对该方法在同时实现高分辨率和大量程直线测量的可能性，以及抗激光器漂移等方面的特点进行了讨论。     

无衍射光莫尔条纹法直线度测量仪

提出用无衍射光和环光栅重叠产生环状莫尔条纹的技术来进行空间直线度测量的技术 ,给出了理论分析、仪器结构和原理实验 ,并对该方法在同时实现高分辨力和大量程直线度测量的可能性 ,以及抗激光器漂移等方面的特点进行了讨论     

中长距离直线度测量中的激光标尺

开发了一种用于中长距离无衍射光直线度误差测量中的长度方向定位的激光标尺。它可精确地测量出长度方向(Z坐标)距离,同时通过它的激光反射光可以控制无衍射光直线度误差探测器与无衍射光直线基准的垂直度。文中基于相位法激光测距原理提出了激光标尺的电路系统设计方案,并进行了分析与说明,满足了直线度测量的大量程与高精度的要求。     

一种实现线性无衍射结构光的方法研究

提出一种新的以光学测量为目的的线性无衍射结构光实现方法—组合三角棱镜法。利用衍射原理及菲涅尔近似原理,对平面波入射棱镜后光场的光强分布进行严格数学推导,得到了精确解的表达式,根据推导结果运用软件对棱镜后光强分布进行了模拟仿真。结果表明,所产生的线性结构光具有无衍射特性,且在中心线上具有更高的光强分布,该光源可作为表面形貌的线结构光测量。     

一种无衍射结构光研究

提出了一种无衍射结构光概念,这种光具有线性结构、焦深长、线宽小等特点。这是实现高速度、大范围及高分辨力的几何测量的基础。提出了利用三角截面棱镜实现这种新型结构光的方法,并利用衍射原理及菲涅尔近似对平面波入射的棱镜后的光强分布进行了计算与分析。通过分析,它是一种具有无衍射特性的线结构光源,这为几何量在线测量提供了一个很好的条件。     

基于无衍射光的空间入射角测量及其自动标定

为了实现对空间入射角度的精密测量,基于无衍射光束的光斑中心轨迹在自由空间的传播特性,提出了一种空间入射角精密测量系统的实现方法。针对无衍射光测空间入射角测量系统难以快速、准确地建立光束空间矢量与图像传感器像素的映射关系的问题,提出了一种基于全站仪的近距直接标定方法;搭建了用于标定的系统平台,并通过全站仪的电控马达,编写了用于标定的自动控制软件;实现了对图像传感器的自动、快速标定,极大地缩减了标定时间,消除了长时间标定所引起的系统时变误差。在工作时,通过无衍射光斑特定的定中算法,获得其在图像传感器光敏面上的位置坐标,结合光束空间矢量与角度映射矩阵,通过曲面插值即可计算得出光束的空间入射角度。实验表明针对该空间入射角测量系统的标定方法可行、自动、快速且映射精度高,可适用于类似于空间角度入射角测量系统的标定。     

国内外高精度直线度测量技术的研究现状

对国内外出现的各种高精度直线度测量方法进行了系统的归类和详尽的对比,并对存在的问题和未来发展趋势进行评述。     

干涉法测量直线度的原理分析

分析了激光直线度干涉仪的原理,阐述了在激光直线度干涉仪中用Wollaston棱镜作为感知元件的合理性,证明了系统对光束漂移有自适应性,能够实时消除漂移误差,有较强的抗干扰性。     

环栅图像的数字莫尔条纹扫描定中方法

提出了数字环栅莫尔条纹扫描方法.该方法不是用实物环光栅与无衍射光的光斑重叠产生环形莫尔条纹.而是先用CCD摄像机将光斑摄入计算机,再与一基本同心的数字环光栅重叠产生环形莫尔条纹.改变该数字光栅的相位,可实现莫尔条纹扫描,用多幅扫描图像可算出光斑图像整体中心.由于利用了整幅图像的数据,该法实现了含噪环栅状光斑图像的亚像素级灵敏度定中心.统计模拟实验证明,它具有良好的抗干扰能力.并介绍了该方法在空间直线度测量方面的应用实验.     

基于无衍射姿态探针和全站仪组合测量空间隐藏坐标

针对大尺度空间中构件特征隐藏区的空间坐标测量,提出了一种基于无衍射光束的测量探针,并将该探针与全站仪结合构成了空间坐标组合测量系统。介绍了探针姿态测量系统和组合测量系统的结构与原理。测量时,首先将探针测头接触于被测点,并用全站仪或激光跟踪仪瞄准探针的光学系统,测得探针的空间位置坐标。接着,使用探针将测距激光通过axicon透镜变换为无衍射光,并由CCD摄像机获得图像。由无衍射光的中心一对一映射激光的入射方向,通过无衍射光图像定中计算,获得探针的水平角和俯仰角。最后,通过电子倾角仪测得探针滚动角;联合测得各姿态角和位置坐标,通过坐标变换,计算得出被测点的空间坐标。实验显示,该探针的姿态角测量精度为1mrad,组合测量空间位置偏差为±1mm,表明基于无衍射光束的探针与全站仪所构成的组合测量系统可满足大尺度空间中特征隐藏区空间坐标测量的要求。     

基于误差来源的孔轴直线度检测的测点优化方法

针对测量间距的选择难以兼顾准确及效率的问题,提出一种基于误差来源的孔轴直线度检测的测点优化方法.分析实际零件的误差来源,得到零件表面形状的尺寸误差;根据误差来源和直线度公差的工程语义,构建零件表面形状的模拟函数;基于误差理论的原理,在模拟函数的基础上分析测量间距与误差评定值的关系,构建测点集精度函数;对于给定的公差和加...     

基于遗传算法的平面直线度误差的精确计算

提出一种基于遗传算法的平面直线度计算方法,该方法计算原理简单,借助于计算机技术,可以较容易地实现计算精度要求较高时的直线度误差计算。文章首先给出问题的计算模型。接着介绍了在遗传算法实现中的关键技术,包括染色体个体的表达、初始群体的产生方式、适应度函数、遗传算子(选择、交叉和变异等)的确定、遗传运算的停止准则等。最后应用实例对算法进行了验证计算和分析,结果表明,所设计的基于遗传算法的平面度误差计算方法可以实现平面直线度的精确计算。     

立式光学计在教学实践中的应用探讨

正确使用立式光学计测量轴类零件素线直线度,是高职院校机械类专业教学中一个重要的实验项目,对提高学生计量方面的实际能力具有重要的作用。结合实际教学情况,总结学生在实验过程中出现的问题,详细分析了实验过程及数据处理等环节出现的误差较大甚至结论相反的原因,提出了应对策略,提高了学生的工程实践能力。实践证明,取得了较好的教学效果。     

分体式激光扩束系统平行度测量装置的设计

为精确测量强激光发射系统中高功率激光经分体式扩束系统后光束的传输方向,设计了一种新型分体式扩束系统输出光平行度测量装置.根据高功率激光分体式扩束系统及红外激光的特点,该装置采用高分辨率红外CCD作为监测成像设备.采用轻质高刚度的优质铝合金对装置的机械结构进行了设计,切换部件搭载在高精度线性位移平台上.基于高分辨率CCD和精密线性位移平台,该装置可较好地完成动态和静态测量.测试结果表明,该平行度测量装置工作稳定、可靠,测量精度优于2.0″;装置设计合理,实用,可为扩束系统的装调及应用提供可靠依据.     

钢管光电测长系统及误差分析

介绍了一种钢管光电测长系统及其测长原理,并对定长钢管重复50次测量所得数据进行了分析.结果证明,此测长方法可使测长精度达到±1 mm.     

测量误差不确定性加权的立体视觉位姿估计目标函数

针对视觉测量过程中配合目标特征点在成像时灰度模式的各向异性且非独立同分布对位姿估计求解的影响,建立了基于特征点测量误差不确定性加权的位姿估计目标函数。利用协方差矩阵描述特征点的方向不确定性,分析成像特征点的不确定性对目标函数的作用权重,并将特征点测量误差的不确定性融入到空间共线性误差函数中,进而构造了基于成像特征点测量误差不确定性加权的新目标函数。该方法适应于特征点测量误差具有不同程度的方向不确定性的情况,最后通过广义正交迭代算法对该目标函数进行迭代优化求解。实验表明,当测量空间为2 300 mm×1 400 mm×1 400mm,采用新目标函数得到靶标重投影后图像坐标的最大误差不超过0.11pixel,立体视觉系统对标准杆的相对测量精度优于0.01%。所得的结果验证了新目标函数的位姿估计精度高、稳定性强,适用于实际的工程应用。     

基于MATLAB的提高测量仪器精度方法研究

针对学生使用的形位公差测量仪器原始误差大、测量精度不高等现状,提出一种基于MATLAB曲面拟合提高测量精度的方法,并给出了具体的数学模型。实验中采用前后对照的实验方法,对同一工件同一位置直线度误差测量,直线度误差值由原来的66.75μm变成34.33μm,精度提高48.6%。实践证明:此方法可以有效减小测量仪器原始误差,并且可以为其他测量仪器消除原始误差提供借鉴。     

Investigation of error separation for three dimensional profile rotary measuring system

High precision 3D profile rotary measuring systems for large diameter workpieces are urgently needed in precision engineering. Error separation is critical for improving the accuracy of the system. In order to obtain higher accuracy for 3D profile rotary measuring systems, the random and systematic errors are analyzed and separated in this paper. In the measuring system, roll and pitch caused by the probe tilt violate the Abbe principle. Roll is removed by using two probes and pitch is separated by the interferometer method. The radial run-out and the perpendicularity error between the probe and the spindle axis are compensated by a two-probe-two-step method carried out on a standard hemisphere artifact. As the form error of the artifact is mixed with the perpendicularity error, the least-squares method is applied to fit the hemisphere and work out the perpendicularity error and the profile error of the hemisphere. Finally, numerical validation is presented using Matlab program to demonstrate the effectiveness and correctness of the proposed method.     

评定直线度误差的最小二乘法与最小包容区域法精度之比较

介绍了直线度误差评定的最小二乘法和最小包容区域法的算法模型与实现方法。在三坐标测量机上对八种不同被测直线进行了采样点坐标数据提取,分别用最小二乘法和最小包容区域法的基于搜索逼近-逐次旋转逼近法进行了给定平面内直线度误差的评定。结果表明:最小二乘法的评定结果与最小包容区域法的基于搜索逼近-逐次旋转逼近法的评定结果完全一致,即直线度误差的最小二乘法评定结果符合最小条件。