基于非线性磁场耦合的寄生式时栅位移测量方法

由于大型机床的回转工作台具有大型、中空、强冲击振动等特点,在闭环控制过程中无法安装传统角编码器,而现有检测方法具有安装要求高、精度无法保证等问题,提出一种利用与转台同轴刚性连接的蜗轮的齿槽等分特性实现角度测量的寄生式时栅测量方法。首先利用蜗轮蜗杆齿面坐标变换和啮合方程,建立蜗轮齿顶面数学模型;其次采用分段函数方法研究传感单元与蜗轮齿顶面磁场耦合面积变化,建立非线性磁场耦合条件下的位移传感理论模型。在特定蜗轮和传感器参数条件下,对传感器建模并进行有限元仿真。根据仿真结果修正理论模型,优化传感器结构并制作原理样机,搭建实验平台进行实验验证。实验结果表明,在整周范围内传感器静态测量误差峰峰值达到7″,为应用于非线性磁场耦合条件下的寄生式时栅位移传感器开发提供了理论依据。     

基于双光栅尺的高速高精度位移测量方法

提出了一种基于双光栅尺的高速高精度位移测量方法。在分析光栅尺测量原理的基础上,探讨双光栅尺信号的切换合成;通过对莫尔条纹电子细分计数脉冲切换误差的分析,研究减小切换合成误差的方法;采用可编程逻辑器件FPGA设计信号处理电路,并通过逻辑、时序仿真,验证了本方法的可行性。实验结果表明:此方法在光栅尺移动速度＞1 m/s时,具有10 nm分辨率,可满足新一代运动定位系统对高速高精度位移测量的要求。     

基于准自然标志的平面位移测量方法

针对三坐标测量机的结构复杂、系统庞大、价格昂贵使得应用面受到限制的特点.因此开发了一种基于虚拟坐标测量概念,采用数字图像处理技术的简化三坐标测量机.在平面位移测量上,用具有不同半径长的圆形图案人造石材板作为工作台面,以圆心坐标与半径长为标志,利用Hough变换计算出圆形的圆心坐标及半径长度,再利用已知的圆心坐标及半径确...     

基于霍尔元件的直线大位移测量方法

随着生产的不断发展,对直线大位移的测量提出了更高的要求.为此提出了一种以摆动式机械接触滚轮为基本原理,基于霍尔元件进行信号检测的直线大位移测量方法.该方法是一种直接以运动部件自身为静止参照物的自为基准测量方式,将两物体的相对直线运动转变为滚动轮的转动,霍尔元件检测滚动轮的转动角度和方向来计算位移.该方法具有结构简单、测量装置体积小、量程大及适应环境广等优点,有一定的应用价值.     

基于线结构光的三维垂线位移测量方法

垂线测量法是观测大坝变形位移的一种简便而有效的方法,在实际大坝变形监测中得到广泛应用。 针对现有垂线坐标 仪大多只能测量垂线二维位移且结构复杂的问题,本文提出了一种基于线结构光的三维垂线测量方法。 基于垂线测量中垂线 方向不变,利用线结构光测量原理实现垂线三维位移测量。 首先,本文采用线结构光测量获取垂线二维位移,然后基于垂线上 固定标志点的成像光线和垂线相交于一点的事实,综合垂线二维测量结果和通过相机内参数恢复的固定标志点成像光线方程, 实现垂线三维位移测量。 实验结果表明,本方法在水平面内 Y 方向上的位移测量精度为±0. 1 mm,在水平面内 X 方向和竖直 Z 方向上的位移测量精度达到±0. 05 mm,测量范围为 0~ 80 mm。 相较目前垂线位移测量方法,本文方法垂线位移测量精度和测 量范围更高,且测量结构简单。     

基于伪随机编码的绝对式平面位移测量方法研究

数控二维工作台是加工机床、坐标测量机、显微镜、机器视觉检测设备的共性基础模块部件,二维工作台采用平面二维绝对测量系统可减小传统二维方向分别贴装位移传感器引入的阿贝误差,提高二维位移平台设计的集成度,实现对空间绝对位置的实时测量。研究了基于伪随机序列的二维平面绝对测量编码技术及其测量系统,利用伪随机M序列生成长距离位置编码并进行二维拓展,完成了平面位置二维编码的设计,研究了相应的高效解码算法。基于编码和解码算法,制作了二维平面编码盘,研制了基于FPGA的读、解码测量系统,对编码图像采用灰度重心法进行细分以提高测量分辨率。经实验验证,绝对式二维编码测量系统的平面单点位置偏差在±3.3μm以内。     

一种基于模板匹配的绝对位移测量方法

基于数字图像进行位移测量研究时,由于采用数字图像特征区域匹配的方法测量位移的测量误差容易累积,采用基于人工标志的数字图像绝对测量法,虽然避免了误差累积,但人工标志加工制作的难度高.因此,文中提出了一种新的测量原理.在一定的实验装置下,通过标定模板及模板匹配完成位移测量.对于模板匹配采用逐步搜索法搜索,依据一定的相似性判据建立相关判别函数完成.最后通过实验验证了该原理的可行性.     

基于LabVIEW的迈克尔逊干涉微位移测量方法研究

针对传统干涉条纹人工计数测量方法稳定性差、人为误差大的缺点,提出了一种迈克尔逊干涉条纹图像处理的方法。该方法以CCD相机采集干涉图像,基于LabVIEW平台进行图像处理。根据干涉条纹中心区域暗斑区域面积呈周期性变化的规律,通过对干涉条纹进行图像增强、中值滤波、区域选择、灰度均值计算等分析步骤,对干涉条纹计数,进而测得物体的微小位移量。实验结果表明,该方法实现了迈克尔逊干涉0.02mm微小位移量的精确测量,测量误差最小为0.3%。与传统方法相比,其稳定性、误差、精确度都有较大提升。     

基于激光位移传感器的轮缘尺寸测量方法研究

针对城轨列车轮缘磨耗日益严重,人工测量轮缘尺寸工作量大精度低等问题,采用2D激光位移传感器设计了一种在线非接触式轮缘尺寸测量方法。通过在轨道内、外两侧安装激光位移传感器进行了车辆踏面数据采集;然后采用数据分段、数据预处理、坐标变换、数据融合等算法进行了数据处理,获取了车轮轮廓线,并根据踏面几何关系计算了轮缘尺寸值。轮对试验和过车试验结果表明,所提出测量方法的偏差为±0.2 mm,测量一致性优于人工测量,测量系统工作稳定可靠,能够满足城轨车轮轮缘测量的实际要求。     

混凝土泵活塞位移测量方法研究

分析了混凝土泵活塞工作情况,设计了混凝土泵活塞位移测量装置.将一个固定支架安装在水箱处,将拉绳式直线位移传感器和定滑轮安装在固定支架上,位移传感器的拉绳末端固定在混凝土泵活塞杆与混凝土缸活塞的连接法兰上,通过定滑轮对位移传感器的扭绳进行换向,测量混凝土泵活塞位移.试验结果表明.该测量装置能够精确测量混凝土泵活塞位移.     

基于Overhauser效应的磁场梯度探测器

为提高单探头磁力仪在自然环境中的抗干扰能力,设计了一种基于Overhauser效应的双探头磁场梯度探测器。文中介绍了Overhauser效应的基本原理,对仪器的射频激发系统、信号调理系统和频率计做了详细的描述。论文分析了射频系统的不稳定因素,并给出解决方案。针对拉莫尔旋进信号,提出一种基于FPGA的多通道测频算法,并对比测试使用该算法前后的结果,分析了实验数据。同时对仪器双探头的数据一致性进行比对,给出了测试方法和测试结果。最后将该仪器和商用仪器进行室内、室外以及磁异常探测等对比试验,结果表明,其性能接近商用仪器水平,具有野外操作便捷、测量磁场精度高、抗干扰能力强等优点,证明了所研制的基于Overhauser效应的磁场梯度探测器在梯度测量中的有效性。     

高精度超声波位移测量方法的研究

文中在现有的几种提高超声波测位移精度的方法的基础上,提出了一种新的提高超声波测位移精度的方法。高精度超声波位移测量方法把超声波位移的测量在转换为频率的测量,并使用锁相环稳定输出频率,使得超声波测位移的精度进一步提升。     

基于相关分析和模式匹配的多普勒频率测量方法

研究了利用相关分析方法计算声纳信号的幅值和噪声方差,并以计算的估计误差最小为准则,运用模式匹配的原理实现了多普勒频率的搜索估计.文章推导了相关分析法的信噪比,表明该方法抑制噪声能力强,通过预先计算频偏矩阵使计算量得到减少.最后通过仿真计算验证了算法的性能.     

基于激光位移传感器非圆活塞在线测量方法的研究

提出了一种基于激光位移传感器的非圆活塞外轮廓在线测量方法。利用基准圆柱建立了在线检测的测量坐标系,采用最小二乘法对测量数据进行处理得到活塞截面的实测值,确定测量起始位置把实测值与相应的设计值对比可知活塞截面加工是否合格。拟合了多个截面圆心所在的空间直线为椭圆柱轴线,得到活塞中心线的直线度。最后在车床上对活塞在线检测方法进行实验验证,证明该方法可以有效的评定活塞外轮廓的加工质量,对活塞的在线加工修正有指导性价值。     

基于混合积分算法的微小位移量测量方法研究

针对车载平台微小位移量的测量问题,提出了一种基于振动加速度测量的混合积分算法。根据加速度传感器采集信号造成的干扰,设计混合积分算法以减小现有二次积分算法的积分误差,从而控制趋势项误差。首先利用低频衰减积分算法对振动加速度信号进行一次积分得到振动速度信号,再利用多项式拟合积分算法对振动速度信号进行一次积分得到振动位移信号。设计振动台试验对混合积分算法进行验证,结果表明该算法对积分指标ERP和ERS都有所改善。     

基于电涡流位移传感器的嵌入式滚转角测量方法

导轨运动副在运动过程中会产生6个自由度误差,滚转角误差一直是测量的难点。提出一种基于电涡流位移传感器的滚转角在线测量方法和装置。该方法将导轨固定于基准平面,电涡流位移传感器探头通过连接板安装在运动平台上,其中两个探头相距L,并且连线垂直导轨运动轴线,平台运动过程中,两个探头通过测得的导轨直线度误差间接得到导轨滚转角误差;考虑到基准平面平面度误差影响,建立了误差补偿模型,对基准平面平面度误差对滚转角误差测量引起的角度变化量进行补偿,从而计算出导轨精确滚转角误差。静态和动态加载对比试验结果表明:在导轨运动距离为100 mm,导轨滚转角误差变化范围为-32.5″至8.6″时,本方法与标准中的水平仪法比对残差在±1.5″左右,验证了该测量系统的可行性和所提出的补偿方法的有效性。提出的导轨滚转角测量方法充分考虑和减少了基准平面平面度误差的影响。此外,所提方法可以实现在线测量,可以与其他电涡流位移传感器相结合,组成结构简单、测量精度高、抗干扰能力强的多自由度在线测量系统。     

可抑制端部效应的平面磁场式直线时栅位移传感器

针对前期研制平面磁场式直线时栅位移传感器存在的端部效应致使匀速运动坐标系均匀度降低的问题,提出了一种抑制平面线圈端部效应的方法,构建均匀性更高的交变磁场,并研制出了一种可抑制端部效应的新型平面直线时栅位移传感器。建立了平面线圈励磁数学模型,分析端部效应对均匀磁场的影响程度,提出了双层互补式激励线圈结构抑制端部效应方案;建立了新型平面直线时栅位移测量模型,采用空间正交的双列激励单元,实现了行波信号的合成并通过仿真验证了方案的有效性;建立了仿真模型,分析端部效应对传感器测量精度的影响,并优化传感器参数;基于PCB工艺制造了量程为228 mm的新型传感器样机并与传统传感器样机展开了对比实验,实验结果表明,新型平面直线时栅位移传感器能够有效地抑制传感器的端部效应,提高测量精度,传感器对极内原始测量精度从±20μm提高到±10μm。     

基于光纤位移传感器的轴承最小油膜厚度的测量方法

基于光纤传感器的优点和间接测量油膜厚度方法的实用性,从理论上探讨了用光纤位移传感器间接测量圆轴承润滑油膜最小厚度的两种方法:两点测量法和三点测量法。通过对测量方案设计以及误差理论分析,结果表明:两点测量方法的理论测试精度较高,其最小厚度的绝对误差和位置角的绝对误差都较小,适合测试精度要求不高的场合;三点测量方法的理论测试精度比两点测量方法高,其相应各参数的测量误差为零。