激光三角位移传感器误差补偿的建模研究

为降低激光三角位移传感器非线性误差对其测量精度的影响,研究了激光三角位移传感器误差补偿的建模方法。深入了解激光三角位移传感器工作原理,在此基础上定量分析该传感器非线性误差。利用神经网络构建激光三角位移传感器误差补偿模型,使用多层神经网络获取线阵CCD与接收透镜之间的夹角。以及入射光线与接收透镜之间的夹角的映射关系。运用所得映射实现激光三角位移传感器误差补偿。实验结果表明：激光三角位移传感器的重复性优良,且测量时的光斑在线阵CCD上的成像质量较为优异。该方法补偿后的激光三角位移传感器残差大幅度下降,最大下降幅度约为46%。将待测物体表面粗糙度控制在5.6μm～9.6μm范围内,可获得更好的激光三角位移传感器误差补偿效果。     

基于电子散斑干涉技术的直线度误差测量方法

将散斑干涉与CCD图像处理技术相结合,提出了一种测量空间直线度误差的新方法,该方法利用待测工件的直线度误差使毛玻璃移动微小位移,通过散斑条纹的变化求出位移变动量。由导出的直线度误差与位移的关系,对工件的直线度误差进行了测量,测量结果为7．420μm。实验结果表明,此种方法测量精确度高,具有一定的使用价值。     

基于光斑位置传感器的长导轨准直系统

为了检测长导轨的直线度,采用激光作为参考基准线,将2维光斑位置传感器作为光电转换器件。当固定在导轨滑块上的2维光斑位置传感器沿着导轨移动时,光斑的位置数据会通过蓝牙模块传输到终端上,输入位置信息之后,软件会自动绘制出导轨的2维直线度曲线。结果表明,计算出激光偏角带来的误差远小于1μm;通过高精度位移平台,实验验证了系统的精度可达到3.4μm;实际使用中,检测了7.2m的长导轨,取得了长导轨的直线度数据,重复精度可达5μm。这一结果对长导轨直线度测量的研究是有帮助的。     

基于二维激光位移传感器同轴度测量方法研究

提出了非接触方式测量同轴度的方法,采用二维激光位移传感器测量空心圆柱体内表面同轴度。依据传感器的采样率对搭载被测物体的转台的速度提出了要求。同时给出了根据圆柱内表面直径选取二维激光位移传感器的方法及设计技巧。对影响测量精度的因素进行了详细分析。实验表明,该测量装置易于实现,测量精度高,方法可行。     

基于激光位移传感器圆径测量的角度安装误差研究

基于激光位移传感器的工件圆径和圆度测量被广泛应用于工业现场的产品质量检测过程中。文中研究了激光位移传感器的角度安装误差对工件圆径测量结果的影响,并提出校准方法。首先,将定量分析位移传感器的角度安装误差与计算得到的圆径结果的误差之间的关系。其次,提出了一种位移传感器角度安装误差校准方法,该方法可在标准圆圆径未知的情况下,根据不同位置下的3个位移传感器的测量值,精确计算出传感器的角度安装误差。详细说明了该校准方法的建模过程,通过仿真确认角度安装误差校准方法的有效性。最后,利用三坐标测量仪对角度安装误差进行校准。实验结果表明,校准后的圆径测量误差从20 μm提高到1.5 μm。     

一种测量液压阻尼器轴向位移的方法

为提高飞行测试安全,满足测试需要,设计了基于激光鼠标传感器的非接触式位移测量系统。给出了测量系统的硬件和软件总体设计,系统以ADNS-9800激光鼠标传感器为核心,对阻尼器的轴向位移进行实时测量;以8051核微处理器STC15W1K16S为控制核心,实现测量数据的传输和激光鼠标传感器的上电复位控制。实验证明,该系统的测量误差在0.2%以内,能够满足飞行测试的要求。     

PSD位移传感器测量误差的修正方法

为了提高自制位置敏感探测器(PSD)激光三角位移传感器的精度,提出一种简单、可行的数据修正方法,对传感器所采用的测量原理、敏感器件及自制工艺等进行了研究。首先,对自制的位移传感器的静态精度进行实验标定,分析其位移误差曲线。通过将位移测量误差曲线与敏感器件自身检出误差曲线进行比对,结合自制传感器的组装工艺,分析其误差来源。然后,通过调整激光三角测量原理中位移传递公式的具体参数,达到优化自制位移传感器的静态精度的目的。最后,用反复多次地,不同测量范围、测量步长下的位移数据曲线优化效果,证明这种修正方法的普适性。实验结果证明:经过该方法修正后,自制的PSD位移传感器的测量数据的误差降低约80%,其静态位移精度基本达到1%。这种修正方法能够简单、有效地提高PSD激光三角位移传感器的测量精度。     

滚动轴承动态刚性的激光位移测定法

本文提出了一种以高精度、非接触激光位移传感器为核心的滚动轴承测量方法,可解决电容位移传感器测量中的非线性和对测量环境的敏感性问题。实验结果显示,该方法可准确获取滚动轴承动态刚性值,为滚动轴承的动刚性测试提供了一条新途径。     

那神经网络的激光三角位移传感器光斑自动定位

为解决激光三角位移传感器容易受到噪声干扰影响光斑定位精度,提出了神经网络的激光三角位移传感器光斑自动定位方法。采用激光三角位移传感器测量原初步定位传感器光斑,消除前景图与背景图背景像素,利用梯度算子处理中值滤波后的激光图像,识别激光图像中光斑像素点并转化为二值梯度图,通过开闭运算与圆心拟合运算初步获取光斑中心点,利用神经网络的寻优性能确定传感器最终光斑定位结果。实验结果表明,该方法光斑定位精度高,测试不同距离的物体光斑定位精度均在99%以上,抗干扰性能强,可应用于恶劣环境下的光斑自动定位。     

激光三角测量中图像传感器参量自适应控制

在激光三角位移测量中,为了减少由被测物体表面的反射特性以及测量环境的光干扰对测量的影响,提高测量精度,提出了一种新的图像传感器成像参量的自适应控制方法。推导了图像传感器的成像参量,详细地分析了这些参量对位移测量精度的影响,在理论分析的基础上提出了该方法,并通过实验的方法加以验证。结果表明,该方法能够根据外界环境变化自适应调整成像参量,有效地减小环境的干扰,提高位移测量的精度。     

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。     

激光位移传感器在物体表面形状测量中的应用

激光位移传感器对位移的测量不仅是非接触式的测量方式,而且具有较高的精度,具有广泛的应用。本文研究了一种利用激光位移传感器测量工件上点的二维坐标,从而实现物体形状的高精度测量。通过一维电位移平台带动激光位移传感器扫描物体的表面,然后对测量的数据进行处理,进而得到物体的表面形貌。实验中采用的位移传感器分辨率为0.3μm,一维电位移平台重复定位精度高于2μm。     

基于STM32的三激光位移传感器的在机测头设计

内曲面特征的精密、高效检测是限制高端装备制造的重要因素,在机测量及其控制补偿技术是主要解决方法之一。文章以高精度点激光位移传感器为基础,以柱形内曲面为对象,设计和制作三激光位移传感器旋转在机测头;以STM32微型处理器为基础设计控制电路,将其与三个激光位移传感器连接,实现三个传感器同时采集数据,并将采集到的数据进行同步传输。实验结果表明,该在机测头能够满足对内孔直径及圆柱度等几何参数的数据采集要求。     

人工智能技术的激光位移传感器测距误差自动校正

为了提高激光位移传感器测距精度,针对当前激光位移传感器测距误差自动校正方法存在的缺陷,提出了基于人工智能技术的激光位移传感器测距误差自动校正方法。首先分析激光位移传感器测距的原理,分析引起激光位移传感器测距误差产生的原因,然后引入人工智能技术对激光位移传感器测距变化特点进行描述,建立激光位移传感器测距误差预测模型,最后根据预测结果对激光位移传感器测距误差进行校正,并与其它方法进行了测试实验,结果表明,由于人工智能技术可以对激光位移传感器测距误差进行自动校正,人工智能技术的激光位移传感器测距精度高达95%以上,使激光位移传感器测距误差可以控制在有效范围内,同时激光位移传感器测距误差较正结果要优于其它方法,验证了本方法的激光位移传感器测距误差校正优越性。     

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.     

基于飞秒激光直写F-P腔的位移与应力传感特性研究北大核心CSCD

设计了一款基于飞秒激光直写的法布里-珀罗(Fabry-Perot,F-P)干涉型光纤传感器,实现了位移与外部应变双参数的测量,研究了该传感器的实现原理,并进行实验验证。首先用飞秒脉冲激光在标准单模光纤(single mode fiber,SMF)的纤芯的纵向上刻两道长度为48μm的线,两线间的距离为105μm,形成一个F-P谐振腔,将该结构的其中一端切平,与一个全反镜共同形成一个复合的干涉仪,从而构成位移传感器;再将切平的那一端打结,又可以进行应力的测量。实验结果表明,该结构在Dip1位置的位移灵敏度为-440.3 pm/μm,线性拟合系数为0.9903;该结构打结后,可以测得Dip2位置的应变灵敏度为1.2 pm/με,线性拟合系数为0.9924。传感器制作简单,成本低,结构微小,线性度良好,容易重复。该传感器在位移传感和应变传感领域中均具有一定的实用价值。     

基于动态阿贝原则的高精度激光深孔孔径测量

基于动态阿贝原则提出了激光深孔孔径测量原理,设计了一种利用双频激光干涉技术的深孔孔径超精密测量系统。该系统将双频激光干涉测长技术与超精密双向电容位移传感器瞄准方法有机结合在一起,通过电容位移传感瞄准、测长光路和深度位置监测光路的合理设计,保证了在深孔任意截面对孔径的测量都符合阿贝原则。分别用Ф5～Ф16mm6种环规对系统进行验证。实验表明,该系统可实现深孔任意截面孔径的高精度测量,测量分辨力达10nm,不确定度达0.1μm。     

面向扑翼微飞行器的扭矩传感器研究

由于仿昆虫扑翼微飞行器需要在小范围内传输扭矩,且扭矩数值较小,一般的扭矩传感器或力传感器在其动态范围内均难以达到测量精度的要求。为了解决这一问题,提出了一种新型单轴扭矩传感器的设计方案,并完成了实际的制造和测试。该扭矩传感器的主体为殷钢材料,由激光加工制作而成,利用电容式位移传感器测量主轴旋转时目标板的位移,从而建立输出电压与施加扭矩之间的对应关系。传感器带宽和分辨率与微飞行器飞行实验的标准相匹配,同时对离轴负载保持不敏感。经实验测定,该单轴扭矩传感器的带宽为1.1kHz,测量范围为±260.8μNm,分辨率为0.013μNm,可以满足微飞行器扭矩的测量需求。     

基于激光位移传感器的覆铜板测量中抑制振动噪声的研究

该文构建了覆铜板激光传感器在线动态扫描测厚系统。采用直射式三角激光位移法的激光传感器实现覆铜板在线测量。针对扫描测厚产生的振动噪声实现五层小波和递推最小二乘去噪的设计。实验结果表明：该技术相比于多尺度小波或RLS去噪更适合于覆铜板厚度测量。     

基于平面反射式全息光栅的激光自混合纳米位移测量研究

纳米位移测量技术是实现高精度纳米制造的基础。激光自混合干涉为精密纳米位移测量提供了一种结构简便、成本低廉,同时测量精度可达纳米量级的精密位移测量方法。区别于传统基于反射镜或散射面为反馈元件的激光自混合干涉测量方案,研究了一种基于平面反射式全息光栅的激光自混合纳米位移测量方法,该方法的位移测量结果以光栅的周期为基准。实验测得了在弱反馈强度条件下的光栅自混合干涉信号,通过阈值设定的方法确定位移方向的反转点,结合反余弦的相位解包裹算法处理光栅自混合信号,获得了对应的位移测量值。最终采用商用激光干涉仪与自组装的光栅自混合干涉仪进行位移测量数据的比对测量,实验结果表明,经过线性修正后,其位移误差不超过0.241%。