基于二维PSD的激光准直系统研究

提出了一种以二维位置敏感传感器（PSD）作为反馈元件来实现激光光束自动准直的设计方案,同时建立了测量控制系统的数学模型。经过测试与理论分析,激光光束的准直控制范围不大于20μm,且此准直系统具有结构简单、调节快速的特点,可以广泛用于零件形位误差检测与机械安装调试过程中快速建立光学基准。     

基于二维PSD的激光准直系统研究

提出了一种以二维位置敏感传感器(PSD)作为反馈元件来实现激光光束自动准直的设计方案,同时建立了测量控制系统的数学模型。经过测试与理论分析,激光光束的准直控制范围不大于20μm,且此准直系统具有结构简单、调节快速的特点,可以广泛用于零件形位误差检测与机械安装调试过程中快速建立光学基准。     

激光准直测量立体仓库高层货架

现代化的立体仓库是用计算机自动控制码垛机,实现货物自动控制传送、定位、存取和监视的系统。许多仓库的货架长近百米,高十多米,结构庞大,但设计与安装要求却相当精确,有些准直偏差要小于±1mm。这种基础尺寸大,相对误差小的工程,用一般的测量方法不易满足要求。我们在接受北京国际机场立体仓库的测量中,采用了先进的激光准直测量技术,并对测量方法有所创新,取得了成功。     

基于准直激光的跟踪合作目标小范围二维姿态测量方法研究

为了解决远距离激光跟踪合作目标的高精度二维姿态测量问题,提出了一种基于准直激光的跟踪合作目标小范围二维姿态高精度测量方法。 首先,详细阐述了角锥棱镜的光学特性与基于角锥棱镜的激光跟踪原理;其次提出了一种利用开孔角锥棱镜和光电探测器的二维姿态测量方法,并分析了激光光束向量、开孔角锥棱镜、光电探测器与合作目标的数学关系,建立了姿态解算模型,并设计了一款合作目标靶标;最后构建了高精度姿态测量系统,进行了实验数据采集与参数模型标定,并通过验证实验进行了精度分析与评价。 实验结果表明,本文所提出的测量装置精巧实用,在±5°的工作范围内测角误差不超过 0. 011°,满足高精度的工程应用需求。     

基于激光准直瞄准的大直径测量系统的研究

如何提高大尺寸工件的在线测量精度，是大型机械加工的重要课题。针对大型立式车床的加工环境，本文提出了一种大端面工件在线测量方案。该方案采用激光准直瞄准定位，以测量瞄准误差为补偿，其合理的光路设计清除了阿贝误差，提高了瞄准精度。由于瞄准是以激光准直光束为基准，激光束的漂移造成基准的不稳定是整个测量系统最大的误差来源，而该方案采用“双光束反向漂移补偿法”抑制光束漂移，使角漂误差达到10^-6rad量级。实验结果表明，本方案的测量精度完全满足IT6的加工要求。     

一种双频激光动态转角测量的新方法

本方法利用平行四边形梁式弹性体、双频激光干涉测角仪测量转速，实现３６０°范围内的动态转角测量。可同时进行转角和转速瞬态测量，且转速越高测量分辨力越高，具有能够实时测量，动特性好、简单易行等优点     

基于激光准直的直线度误差自动测量系统

介绍了基于激光准直原理的直线度误差自动检测方法，详细分析了激光器、传感器信号处理电路和数据采集处理系统的设计。软件开发时结合了直线度误差的两类测量方法和两种误差评定方法，不仅能与激光准直仪、电子水平仪、光学自准直仪等多种仪器配合使用，而且采用了符合最小条件原理的两条理想包客参考直线精确计算直线度误差，具有运算精度高、运算速度快的特点，应用袁明系统性能稳定可靠，具有推广应用价值。     

二维点列式激光多普勒法测量物体速度

提出了一种二维点列式激光多普勒测量方法,用于捕捉轨迹有一定波动范围的空间运动物体的速度信息.该方法使衍射光栅产生的多束相干光在空间某探测位置相交,从而形成一个结构可调的二维探测体阵列.当物体轨迹的波动量在二维阵列范围内时,系统即可以获得其速度信息.与扩展光束型的多普勒测速系统相比,该方法具有空间分辨率高及能量集中等优点,因此可以用于远距离探测.另外,对固体表面散射光的多普勒信号进行了分析及模拟.结果表明:测量结果与模拟结果相一致,且经频谱校正后的平均误差可以达到1.63%.该系统结构易于集成,调节方便,适用于轨迹有一定波动量的空间物体的速度测量.     

激光楔形平板干涉法在转角测量中的应用

本文讨论了基于楔形平板等厚干涉原理的激光楔形平板干涉测量转角的方法。这种方法是将被测转角的变化转换为激光拍频的变化，从而实现转角的高精度测量。它能自动分辨转动方向，在３６０°内可进行角度的连续测量，在较高转速下测角精度基本不发生变化，具有一定实际应用价值。     

3维激光切割加工法矢测量系统

为了提高３维激光加工中示教录返编程的精度和效率,本文利用借机测量系统的概念,并采用激光点光源测头和３点测量法,研制了用于现有数控５轴联动激光切割机的法矢测量系统,通过精确测量加工轨迹上型值点的领域信息来实现加工所需信息－法矢的测量。     

快速调整激光干涉仪光线准直系统的设计

使用激光干涉仪能够很好地解决数控机床定位精度差的问题,然而调整激光器的方向,使激光束与所测机床轴的移动方向平行是一项很重要而且麻烦的工作。为快速准确调整激光器方向,在对激光干涉仪工作原理深入研究的基础上,分析了激光束偏心的原因,构建了以PLC为控制核心,驱动两台电机控制干涉仪平移与旋转运动,实现快速调整激光干涉仪激光束准直。实验结果表明,此设计节省了大量人力、时间的开支,能够控制干涉仪快速对准,具有工业应用推广价值。     

激光跟踪仪测角误差的现场评价

激光跟踪仪是基于角度传感和测长技术相结合的球坐标测量系统,其长度测量采用激光干涉测长方法,可直接溯源至激光波长,因此,激光跟踪仪的长度测量精度远高于角度测量精度,相对而言,测角误差就成为评价跟踪仪测量精度的重要指标。为了对现场测量激光跟踪仪的测角误差进行快速有效地评价,采用跟踪仪多站位对空间中测量区域内若干个被测点进行测量,与传统基于角度交汇原理的多站位冗余测量不同,利用各站位所观测的高精度测长值建立误差方程,并通过测长方向的矢量位移对跟踪仪测长误差进行约束,获得被测点三维坐标在跟踪仪水平角和垂直角方向上的改正值,以此来评价激光跟踪仪的测角误差。通过Leica激光跟踪仪AT901-LR进行了多站位测角误差评价实验,在现场测量条件下,跟踪仪水平和垂直方向测角误差约为0.003 mm/m(1σ),符合跟踪仪的测量误差特性。     

车床主轴回转精度测量系统的研制

车床作为制造业的基础设备,零件加工精度受到诸多因素制约,其中主轴回转误差是主要的影响因素之一.该车床主轴回转精度计算机测量系统由光电编码器、电涡流传感器、微机、变送器、数据采集卡及辅助工具构成.在测量车床主轴回转精度的同时,可获得与主轴角位置对应的径向跳动、端面跳动和角度摆动误差,使用数理统计法误差分离技术编制LabV...     

基于位置敏感探测器的六自由度精密位姿测量系统

位置敏感探测器(Position Sensitive Detector,PSD)是一种高精度的二维位移测量传感器,利用三片二维PSD的组合实现空间六自由度相对运动的位移和角度测量。测量系统主要包括三片PSD传感器(包括PSD光敏面和发光管)、低噪声的信号调理和AD采集电路,采用三片PSD正交布局方案,通过PSD光敏面的光点位置计算相对运动的位移和角度。设计了六自由度的PSD标定测试系统,用于PSD测量系统中心偏移和发光管安装误差的标定测试。测试结果表明,PSD测量系统的测量范围优于位移±10mm、角度±2.5°,标定后PSD测量系统的噪声误差为位移0.1mm、角度0.02°,测量系统的绝对位移误差小于0.5mm、角度误差小于0.14°,满足系统0.5mm和0.5°的指标要求。此外,对PSD传感器的环境适应性进行了评估。PSD测量系统具有量程宽、精度高、线性度好的优点,成功应用于天舟1号货运飞船微重力主动隔振装置的相对运动测量中。     

SX-700单色器光栅正弦机构转角重复精度的模拟分析与测量

为了使上海光源(SSRF)研制的SX-700单色器的主要设计指标——波长扫描转角重复精度满足优于0.43″的要求,研究了单色器的波长扫描组件—光栅正弦机构的转角精度误差来源。设计单色器结构时,运用有限元分析软件AN-SYS对光栅正弦机构进行数值模拟计算,并根据模拟结果对光栅正弦机构的转角重复精度进行了误差分析,得到的转角重复精度为0.28″。依据分析结果制定了工程设计方案,并成功加工、装配了SX-700单色器。利用作者建立的一套由光电自准直仪组成的测试系统对光栅正弦机构的转角重复精度进行测试,实测精度为0.15″。结果表明,设计的SSRF的SX-700单色器光栅正弦机构的转角重复精度满足设计要求。     

A dynamic measurement system for evaluating dry bio-potential surface electrodes

In this paper, a dynamic measurement system (DMS) is presented for assessing performance of wearable and dry bio-potential surface electrodes (DBSEs) in air, especially motion artifacts. A pair of perforated membranes is assembled on the two ends of the barrel which contains electrolyte to simulate surface of the skin. The pressure of electrode/membrane can be controlled and measured, one of electrodes can move on membrane by the motion controller. Experimental results show maximum coefficient of variation (CV) of electrical impedance spectra (EIS) and dynamic open circuit potential variation (DOCP, so-called motion artifacts) of gold electrode pair are, respectively, 4.3% and 7.2% in continuous measurements, 12.6% and 22% in discontinuous measurements, the pressure and the length of motion track between electrode and membrane are strongly linear correlation with DOCP variations. EIS and DOCP of five types of electrodes were measured on DMS and their parameters of equivalent circuit (EC) of EIS and DOCP variation show larger is equivalent capacitance in electrode/electrolyte interface, less is DOCP variation. DOCP variations of two batches of electrode performed respectively on DMS and on skin have approximate 0.64 of Pearson correlation coefficient. In general, the DMS provides a powerful tool to investigate the mechanism of DOCP variation and evaluates the static or dynamic performance of electrodes. However, parameters of EC model by fitting EIS can predict the motion artifact and help the design of electrode and its integrated wearable garments.     

A three-dimensional non-contact measurement system

A simple three-dimensional (3D) non-contact measurement system was proposed which consisted of a 1D laser displacement sensor and a servo control coordinate system. The laser sensor was installed on theZ-axis perpendicular to theX, Y-holding table. A filter was designed to remove the noise in the measured data. An extraction technique of characteristic points was proposed to catch the edge data points of the measured objects. Then the Hough-transform technique of image processing was employed to calculate the position and dimension of the edge of measured objects based on the extracted characteristic points. The experimental results show that this simple structure can effectively measure the position and dimension of 3D objects with reasonable accuracy.     

A method for evaluating spindle rotation errors of machine tools using a laser interferometer

This paper presents a method for assessing radial and axial error motions of spindles. It uses the Hewlett Packard 5529A laser interferometer. The measurement is made using reflection directly from a high-precision sphere. Such object is used as the optical reflector. The sphere is affixed at the end of a wobble device, which is clamped in the spindle. The principle of measurement is similar to that of a linear interferometer, except that the high-precision sphere is used in place of the usual retroreflector. A convergent lens is utilized to focus the laser beam to a small spot on the sphere surface. This minimizes the dispersion of the beam due to the reflection on the spherical surface. A software package has been developed for data acquisition and presentation of the error motion polar plots of the spindle. Application of this spindle error calibrator on a CNC machining centre is undertaken. The results are presented and discussed.     

变转速液压系统瞬时转速测量与误差分析

为实时监测柱塞马达的运行状态,准确测量瞬时转速,结合基于工控机与数据采集卡的瞬时转速测量原理与算法,讨论了数据量化误差的主要来源、影响机理以及处理方法,利用LabVIEW与Matlab混合编程的方法,设计了变转速液压系统柱塞马达瞬时转速的测量系统,通过实验验证了测速系统的可行性.仿真与实验结果表明,采样频率对马达转速测量具有重要影响.提高采样频率可以减小数据量化误差、提高测量精度.