基于激光跟踪仪的转台垂直度相交度检测方法

针对二维卫星调姿模拟转台的垂直度、相交度检测问题，提出了基于激光跟踪仪的非接触式检测方法，并与传统检测方法进行了对比实验。首先，提出了基于激光跟踪仪对二维转台的检测系统，并设计了转台检测工装。其次，分析了系统误差，对测量系统模型进行仿真分析。最后，使用激光跟踪仪采集工装测量点的空间坐标，分别拟合回转圆的空间平面方程，并利用圆心坐标计算回转轴。仿真结果表明，垂直度检测平均结果为了1.76″,相交度检测精度平均结果为0.02 mm;基于±5″的二轴转台实际测量结果与自准直仪检测结果垂直度相差0.53″,相交度结果与安装误差相差0.08 mm。最终结果表明激光跟踪仪的检测结果可信，为转台垂直度、相交度精度检测提供了一种简单有效的方法。     

三维旋转激光扫描测量系统的设计

为了实现三维激光扫描仪的旋转扫描测量问题,用于实现形状复杂的三维柱形物体的数字化测量,在普通三维激光扫描仪的基础上,增加了一个可以自动旋转的数控转台,从而实现了旋转测量的目的。通过在转台上安装标定球的方法来实现转台中心轴线的精确标定,获得了新的转台中心轴线的标定方法和后期的拼合和处理方案。     

三维激光雷达在火炮偏离角测量中的应用

针对目前国家军用标准(GJB)方法对火炮炮膛轴线偏离射面的偏离角度测量方法中存在的精度低、效率低、工作人员多、结构分散等问题,提出了一种新型火炮偏离角度的测量方法。方法基于三维(3D)激光雷达空间点三维坐标测量原理,采用火炮身管粘贴标准靶球,通过测量标准靶球空间点的球坐标解算出调炮前后两条空间直线方程,并经空间向量投影,转换为在投影面上进行直线方程的求解,进而求得火炮偏离角,并用微分法进行测量精度分析及计算。分析了该方法的原理、测量过程并与现行GJB方法进行比较,实验数据表明使用该方法对火炮偏离角进行测量的效率和精度都有明显提高。     

基于激光跟踪仪的五轴机床旋转轴误差测量

为了提高大型复杂型体件加工用龙门式双摆头五轴机床的加工精度,用激光跟踪仪对五轴机床两个旋转轴准静态误差以及旋转轴中心轴线与三个直线轴间垂直度误差进行了辨识测量。基于刚体运动学原理和齐次变换矩阵方法建立了包含旋转轴准静态误差和旋转轴中心轴线与三个直线轴间垂直度误差的误差模型;用激光跟踪仪测出旋转轴循圆运动到不同角度位置时其端面上点的空间坐标,由此建立旋转轴误差方程组,求出旋转轴各项误差值。对循圆轨迹进行拟合得到圆心坐标,进而得到旋转轴中心轴线方程,求出旋转轴中心轴线与直线轴间的垂直度误差值。将旋转轴各项误差值代入误差补偿模型中,通过圆锥台误差补偿前后加工实验结果对比,表明所采用的旋转轴误差测量方法可以有效提高五轴机床的加工精度。     

基于逼近式定心法测量机床回转轴对导轨的平行度

为测量机床主轴回转轴线与同向导轨间的平行度,研制了一种基于激光位移传感器的机床测头,并结合逼近式孔心定位法提出一种新的平行度检测方法。该方法以回转轴线不变为前提,借助一标准环规,让环规的同一截面位于主轴轴线的不同点,利用两次精确定位所获得的坐标值,计算导轨和机床回转轴线的平行度。利用该检测方法,可消除实物芯轴类测量方法所涉及的一些缺陷,可在主轴高速旋转时完成测量。实验证明,该方法能够完成机床主轴轴线与同向导轨平行度的测量,有望作为一种新的检测手段对机床进行校验。     

大口径大视场望远镜探测器平面度检测方法综述

为了更好地适应大口径大视场望远镜的成像要求,在相机焦平面拼接多个CCD使其能够覆盖望远镜的全视场成为大口径大视场望远镜光学相机设计的重点。本文系统地总结了当前国内外探测器平面度测量方法的最新研究进展,对比了应用较广的扫描白光干涉仪、三角激光测量仪以及激光同轴位移器的特点。文章还结合了国外大口径大视场望远镜中的相机焦平面靶面拼接特点,对其测量方法及设备进行了详细介绍和总结分析,为大口径大视场地基光电望远镜焦平面拼接探测器的平面度测量提供一定的经验参考。     

高g 值加速度校准激励脉冲的横向激光干涉测量方法

为了准确测量高g值加速度传感器校准激励脉冲的幅值和持续时间,研究了基于激光多普勒的加速度脉冲测量方法。在分析激光多普勒原理的基础上,设计了以光栅为合作目标的激光测速仪;针对干涉仪输出的存在零点漂移的多普勒信号,提出了基于多项式拟合和希尔伯特变换的局部均值分解法;利用该方法对实测多普勒信号进行了解算,得到了激励加速度脉冲;分析了由干涉仪及其合作目标引起的加速度脉冲的幅值和脉宽测量不确定度。实测数据表明:该方法在包含因子k=2时幅值测量的扩展不确定度为U=3%,脉宽测量的扩展不确定度为U=4.8%。测量精度符合ISO16063-13(2001)规定的指标。     

火炮偏离角测量数字化系统

提出了一种用于火炮炮膛轴线偏离射面的角度测量的数字化测试系统,该系统基于激光跟踪仪空间点坐标测量原理,通过对火炮身管指定点三维坐标的测量,结算出调炮前后空间直线方程,从而计算出火炮偏离角,并针对目前GJB方法对火炮炮膛轴线偏离射面的偏离角度测量方法中存在的精度不高、效率低、工作人员多、结构分散等问题进行了分析。与现行GJB方法进行测量实验比较,实验数据表明使用该方法对火炮偏离角进行测量,效率和精度都有明显提高。     

一种基于双轴位置转台的现场标定方法

针对激光陀螺捷联惯性测量单元(LSIMU)的系数会随时间变化的问题,基于双轴位置转台提出一种激光陀螺的现场标定新方法。该方法在3个位置对激光陀螺进行标定,根据其标定模型建立9个方程,通过正反旋转消除地球自转角速度在非转动轴上的影响,以及常值漂移在各个输出轴上的影响,最后求解出激光陀螺的标度因数和安装误差。实验结果表明,该方法可在缺乏高精度速率转台的条件下完成激光陀螺的标定,其精度与传统实验方法精度相当,缩短了标定时间。     

基于扫描成像方法的激光光斑测量系统研制

利用红外CCD摄像机和三轴转台等装置,研制了一套周视激光产品(360°探测视场)的激光光斑测量系统。通过开发一套分析处理软件来控制三轴转台转动,实现被测激光光斑在CCD摄像机靶面上的精密扫描,将激光强度信息和位置信息由数据采集卡采集,再由软件对采集到的图像数据进行拼接,便得到全视场激光光斑的2D和3D强度分布图,对其进行分析后最终得出全视场内发射激光发散角、激光光斑强度相对分布等激光光斑质量信息,从而为各种大小视场激光产品研制提供了一种对发射光斑质量进行分析和检测的手段。     

基于激光跟踪仪的转台系统几何误差检测

转台系统是多轴机床的基本组件,因此转台系统的几何误差检测对于多轴机床的误差补偿有重要意义。提出了一种基于激光跟踪仪的转台系统几何误差检测方法,利用齐次坐标变换建立转台系统的误差模型,并给出几何误差与空间误差之间的关系。利用激光跟踪仪检测转台上不共线的三个点的空间坐标并得到各点的空间误差,再逆用误差模型,建立了包含六项几何误差的方程组。求解方程组,获得了转台系统的六项几何误差的解析表达式。将检测方法应用于某转台系统的几何误差检测,并通过对比实验证明了该方法的有效性。     

激光制导测量机器人系统运动学分析

介绍了“光束运动-光靶跟踪”激光跟踪测量方法,研究了激光制导测量机器人技术,开发并研制了一种能够在被测对象水平面和斜面运动的小型轮臂复合式激光制导测量机器人系统。建立了机器人的爬行臂式运动学模型并对其运动特性进行了分析。最后,利用激光跟踪仪和三坐标测量机对激光制导测量机器人样机进行了性能测试,实验结果表明：该机器人能够自动高效地跟踪激光束并完成测量,验证了运动学分析的正确性,同时也解决了激光制导测量机器人技术中光靶的掉光问题。     

BGA和CCGA形位尺寸测试方法研究

BGA和CCGA电路焊球、焊柱的平面位置度、线性度以及PBGA翘曲度是封装检测的必检项目,其测量方法也较多。文章提出用激光测量显微镜来获取电路焊球球心、焊柱轴线的X-Y平面投影坐标,并结合AutoCAD软件,准确给出焊球/焊柱的平面位置度、线性度等,具有直观、快速、简便、精度高等特点,适合BGA和CCGA形位尺寸的在线检测、离线检验。     

激光陀螺捷联惯性导航系统IMU误差标定

针对激光陀螺捷联惯性导航系统惯性测量单元(IMU)误差标定对转台精度、基座对北和调平要求较高,以及系统工作时激光陀螺抖动、长时间工作温度升高、算法复杂等因素,提出了以速度为观测量,采用以最小二乘拟合法的系统级标定法。通过三轴转台多位置测量：静止 转动 静止,快速辨识三轴激光陀螺和三轴加速度计正交安装误差、传感器零偏、刻度因子等24个误差参数,整个标定过程时间约2 h,多位置对准航向、横滚、俯仰测试精度优于0.012°。实验表明,采用该方法算法简单,操作过程便捷,可以有效提高激光陀螺捷联惯性导航系统IMU精度。     

光学连续闭环光电编码器误差检测系统

为了解决光电编码器误差检测精度低、光机结构复杂、检测周期长等问题,利用自准直仪与多面棱体的光学小角度测量原理及转角互逆双轴转台的连续误差检测方法,建立了光学连续闭环光电编码器误差检测系统;采用多体系统理论与相对位姿矩阵变换方法,建立了双轴转台全误差模型,分析了固定误差和可变误差对系统的影响;利用标定自准直仪与23面棱体对检测系统进行了校准,并利用高精度光电编码器与系统进行了精度对比验证。结果表明:检测系统的双轴回转精度满足数值仿真计算要求,系统精度可达0.38″,测量不确定度为0.2″（k=2）,系统检测精度与实际编码器出厂时标定的准确度基本一致,验证了光学连续闭环光电编码器误差检测系统实现高精度和全圆周连续误差检测的可行性。     

精密测量圆柱形工件内径的新途径

本文提出一种对圆柱形工件内径进行精密测量的新方法。激光改变了机电行业目前传统的手工检测方式,使测量精度从10微米量级提高到微米量级。该测量方法基于迈克尔逊干涉仪原理和光电检测技术,用光分束器将干涉仪的光路延伸到工件中。通过对干涉条纹的观察跟踪,实现对工件的准     

四路激光跟踪三维坐标测量系统最佳布局

四路激光跟踪三维坐标测量系统的测量精度在很大程度上取决于四路干涉仪的布局。系统地研究了四路激光跟踪三维坐标测量系统的布局优化问题,以被测点的位置几何精度衰减因子(PDOP)最小为目标进行优化,得到了三种系统最佳测量布局。考虑到系统自标定对布局的要求以及目标靶镜接收角范围的限制,得到了一种具有实用价值的系统最佳布局。     

TMS320F28335 DSP在控制双轴转台方面的应用

双轴转台通过方位轴和俯仰轴的合成运动,实现二维控制;本论文中,转轴的动力设备采用力矩容量大,响应快的直流力矩电动机;应用角位变送器,进行实际位置的测量,在闭环的控制下,满足精度要求;TMS320F28335 DSP作为控制芯片对转台的运动进行控制,应用到了TMS320F28335 DSP中的SCI和PWM模块。     

基于激光跟踪原理的铅垂面共面度测量新方法

传统的接触式测量方法很难实现由多个非连续铅垂面形成大平面的平面度的检测.提出一种基于激光跟踪原理对空间点的坐标进行测量,采用"最小条件"法为基础的共面性评价方法,实现了对由多个非连续铅垂面形成大平面的平面度的高精度测量,实际测得共面度为0.043mm.     

激光引偏角测量不确定度分析

介绍了激光引偏角测量系统的组成和工作原理;引用扩展不确定度评定方法,对激光引偏角测量系统测量不确定度进行了分析,明确了激光引偏角测量系统标定标准偏差、激光跟踪标准偏差、电视跟踪标准偏差、电视测角标准偏差是构成激光引偏角测量不确定度的主要因素;提出了激光引偏角测量系统在使用过程中减小测量不确定度的措施。