基于成像模拟法的镜面体表面三维测量

针对计算机视觉对表面光滑且连续的镜面体三维外形测量中存在的难题,提出一种基于成像模拟法的测量方法。分析镜面反射的几何光学原理,根据镜面体表面光线反射的特性,使用相机和液晶显示器组成测量装置对镜面物体进行测量。使用平面镜对相机和显示器进行参数标定,并使用时间相移法对显示器上的像素点进行编码,从相机拍摄的镜面物体反射的条纹图像出发,采用光线逆跟踪方法,使用参数曲面反向模拟镜面物体的反光过程,通过调整曲面参数使得模拟的反射光线和显示器交点与实际位置距离误差最小,即可获得镜面体表面的三维数据。通过试验验证了该方法的有效性,具有较高的测量精度。     

高反射平面反射率的测量

本文研究一种籍助于激光光束对平面高反射介质镜面涂层的反射率进行测量的补偿方法。利用两个耦合的谐振腔,可以测定直径为激光光束那么大小区域的反射率,其精度约为±3×10~(-5)。这种方法也可用来测定单一镜面反射率的相对分布。这时,精度等于该方法的灵敏度±2×10~(-5)。     

镜面反射面形光学三维测量技术综述

讨论了用于测量镜面反射物体三维面形的各种光学技术。这些技术分为被动式测量和主动式测量两大类。被动式测量包括基于光度学的测量技术和基于镜面反射成分恢复面形技术。主动式测量主要是采用结构光技术测量镜面物体。同漫反射物体的三维测量技术相比,现有镜面物体三维测量技术的发展还不成熟,其技术研究已严重滞后于其需求的快速增长。文章可为深入研究镜面反射物体的三维测量技术提供有益的参考。     

基于全场条纹反射的镜面物体三维面形测量综述

随着集成电路、汽车行业、先进制造和天文学的发展,条纹反射术被广泛应用于测量镜面物体的三维形貌。条纹反射术通过反射条纹图中的相位信息计算被测镜面物体的局部斜率或深度信息来恢复物体的三维形貌。为全面了解条纹反射术研究的最新进展,本文综述了条纹反射的基本原理、反射条纹产生的方式、相位的计算方法、系统参数的标定和斜率积分获得深度数据,同时介绍了不依赖积分过程的直接条纹反射术。通过具体的应用和实例,指出了条纹反射术的优缺点。最后,指出了条纹反射术未来的研究方向。该综述文章为深入研究镜面反射物体的三维面形测量提供了有益的参考。     

毛细石英管构成的高灵敏度位移传感器

设计了一款基于光纤F-P干涉仪型的位移传感器。首先,将单模光纤和毛细石英管熔接在一起,用飞秒激光微加工技术把毛细石英管切成长度为100μm,端面为光滑平面;然后,把该结构固定在精密位移平台上,在毛细石英管末端面位置处垂直放置一面全反镜,构成一个复合的F-P干涉仪。在实验时,通过调节精密位移平台上的千分尺改变毛细石英管与平面镜镜面的距离,从而改变F-P干涉仪的腔长。实验发现传感器反射谱谐振峰的中心波长随位移变化发生线性漂移,通过考察中心波长漂移量实现位移量的精确测量。实验获得传感器的最大位移灵敏度为254 pm/μm,测量的最大位移量为90μm。设计的光纤位移传感器结构简单、易于制作、灵敏度高,在航空航天、海底探测、工业精密加工等精度要求高的微位移测量场合具有一定的应用前景。     

运动调制参考光实时全息测量位移方向研究

提出用物体运动调制参考光实时全息测量物体位移方向的理论、方法和技术。用一束近似平行的光照射贴有反射镜的物体,由两者分别反射到全息干版上的物光和参考光相干涉形成和记录实时全息图。用原记录光束照射全息图,使试件沿一定方向位移,通过实时全息图观察到的实时干涉条纹会随观察点的移动而移动。物体位移方向、干涉条纹位移方向和观察点位移方向之间有确定的关系,推导了这种关系的数学表达式。根据这种关系归纳出了测量物体位移方向的基本法则。用不同试件完成了测定位移方向的实验,验证了所提出的新理论、新方法和相应新技术的正确性。     

基于激光三角法和嵌入式的微位移实时检测系统

基于激光三角法和嵌入式的微位移实时检测技术,采用激光三角法测距和灰度重心法提取激光条纹中心的原理,使线结构光、透镜、CCD位置信息满足Scheimpflug共轭清晰成像条件。通过图像处理获取像面坐标系位移信息,得到待测物体物面坐标系的位移,利用灰度重心法实时提取结构光条纹中心的特点,结合嵌入式系统尺寸小、稳定、便携的特性,实现对待测物体进行实时、非接触和微位移测量。     

高精度镜面加工

<正> 铜、铝等软质金属要进行高精度镜面加工,是一项极难的技术.东芝生产技术研究所提出了一项新技术:只通过切削方式即可实现镜面加工.这是应用了装有球面空气轴承的精密主轴而取得的成果,仅用金刚石车刀切削,就获得了远胜于以往的高精度镜面(最大粗糙度为0.01微米,最高精度可达0.004微米);端面的毛剌、反射率等都比用抛光加工的工件质量提高20%左右,可用来制造激光加工用的反射镜、信息处理用的多面体镜.目前,工业技术院正在研制“应用激光的超高性能综合生产系统”,     

表面检查装置

<正> 日本某家计测控制系统公司研制成功一种比老产品精度高10倍的表面检查装置,商品名为“Laser profiler”。该装置使用红外激光,能以0.01μm量级的精度测定物质表面处的凹凸。当激光照到被检物质上,经反射回来的干涉波由工作站进行数字分析,查出表面粗糙度。激光的调焦和整个物体的倾斜修正等均自动控制,测量结果在显示屏上放大显示。一次能测量的区间为100nm。据称,测量时间仅为迄今的1/10     

线性调频激光自混合干涉双通道微位移测量方法研究

为了满足工程中一些特殊二维位移测量需求或提高位移测量效率,建立了结构简单紧凑的激光自混合干涉双通道位移测量系统。首先,基于三镜法-珀腔模型给出自混合干涉系统的数学方程。其次,在弱反馈条件下施加线性电流调制,依据自混合信号频率和外部物体距离的线性关系,当两个物体到激光器距离不同时,频域会呈现两个独立的谱峰,分别对其进行相位解算,从而实现自混合双通道位移测量。然后,数值模拟生成了双通道激光自混合信号,根据全相位频谱分析技术对自混合信号两个谱峰的相位进行估算,重构了两个物体位移曲线,给出了仿真验证。最后,搭建了实验系统,进行了自混合干涉双通道位移测量实验,并给出实验测量结果。实验结果表明,该系统可以完全区分两个运动物体,位移测量相对误差优于8.42%。线性调频激光自混合干涉可以实现任意运动规律的双通道位移测量,通过继续分光其测量通道数仍可进一步增加。     

六自由度测试系统

本文所描述的测试系统基于激光全息分光技术和激光干涉测长技术,同时测定目标物体六个自由度的偏差。采用激光漂移补偿技术建立了稳定的激光束基准,采用磁光调制技术减小光强不稳定等因素对滚转角测量精度的影响,实现了多自由度较高精度的准直。实验表明,在激光光源距靶标１ｍ时,该系统σ重复性误差：线位移小于４μｍ,角位移小于４″,整个系统结构简单,测量效率高。     

基于线阵CCD的微位移测量系统设计

提出了一种新的微位移测量的方法,该方法采用多次反射光学放大法对微小位移进行放大,用线阵CCD实现对物体位移前后光斑位置的采集,通过计算机将数据处理即可得到微小位移量。理论分析表明,该方案的测量精度可以达到2.8nm。     

基于激光技术的亚纳米级位移测量系统的研究

研究和开发一种基于激光技术的新型亚纳米级位移测量系统。在马赫-曾德干涉仪的基础上进行改进,结合激光多普勒技术和激光偏振干涉技术,设计新型激光干涉测量光路,具有抗干扰能力更强、光路简单、易于安装调试等特点。将DSP技术引入激光干涉仪的信号处理系统,研究改进的8细分算法,完成对干涉条纹的细分、辨向和计数功能。经实验分析和研究证明,测量分辨力达到0.16 nm,运行速度可达0.14 mm/s,量程可达4μm,上述方法有效可行,可实现被测物体的亚纳米级位移测量。     

一种激光共焦位移传感器倾角误差补偿方法

应用激光共焦位移传感器测量物体倾角时,易受到物体颜色、位置的影响,导致误差较大,提出一种激光共焦位移传感器倾角误差补偿方法。基于激光共焦位移传感器分析结果,结合朗伯定律,对散射光场产生的光强进行计算,获取激光光束光能质心线在接收透镜中的角位置,分析激光光束与物体表面间是否呈垂直关系,若垂直说明没有发生倾斜,无需补偿;若不垂直说明物体表面发生倾斜,利用余弦定理计算出倾角,以倾角与物面间位移变量作为误差补偿结果。在不同倾角误差的测试实验中,所提方法都能实现精准补偿,具有适用性和鲁棒性。     

点激光传感的焊缝表面检测误差分析

为检测焊缝表面质量,研究点激光位移传感法检测焊缝表面外观尺寸。以三角测量原理为基础,通过物体反射激光至光敏元件,光电信号转换测得物体表面高度信息。激光照射表面的角度不同,反射激光点在光敏元件接收面的光能质心产生偏移,在光电转换中造成误差。不规则的焊缝表面对激光测距精度有影响,为此提出了基于激光测距的焊缝表面倾角误差补偿方法,有效补偿因表面法向量角度变化引起的误差,使点激光位移传感法检测焊缝表面的精度得到保证。     

基于AT89C51的高精度位移测量系统的设计与实现

在数控机床加工、机器手臂精准定位等自动控制过程中,位移参数的测量精度直接影响着自动控制的精度。为实现对位移的精确测量,设计了一个基于AT89C51单片机的高精度位移测量系统。该系统利用步进电机旋转带动被测物体直线移动,AT89C51单片机根据长光栅传感器采集的信号计算出位移方向和大小,传输给LCD显示屏实时显示。同时采用两个光电传感器作为限位开关,控制电机切换旋转方向,实现被测物体的来回移动。实验表明,该高精度位移测量系统在(-35 cm,35 cm)的位移范围内实际相对误差和示值相对误差均小于0.5%,符合工业生产的精度需求。     

基于激光位移传感器的非接触三坐标测量机的设计

针对采用接触测头进行测量的三坐标测量机的测量效率低、不能对易变形物体进行测量等问题,设计了一种基于激光位移传感器的非接触三坐标测量系统,以PLC和工控机为主控,通过运动模组带动激光位移传感器定位,实现对工件表面特征点尺寸和数据的快速测量,且用户可通过触摸显示屏对设备进行操作.通过对待测工件进行实测表明,该设备能满足生产...     

用多模光纤作电子散斑位移实时测量

激光通过多模光纤,在出射端产生散斑场。采用电荷耦合器件CCD 作为接收元件,记录下物体位移前后散斑场的光强度分布,由微机分别计算出位移前后的散斑光强相关函数。两个相关峰的位置变化直接代表了物体位移的大小。这种电子散斑测量系统具有快速、准确、测量范围较大的特点,并可实时测量。     

集成激光位移传感器和编码器的曲面仿形测头研究

为实现对大量程自由曲面的高精度仿形测量,提出了一种利用闭环运动控制技术集成激光位移器和线性编码器的新方法。采用线性编码器和精密线性机构以及运动控制卡组成Z向位移量伺服随动系统,步进电机自动调整激光位移传感器位置使其工作在中心范围(95～105mm)内,线性机构位移量可由线性编码器测量得到,自由曲面的起伏变化可通过激光位移传感器和线性编码器的输出而得到。与激光位移传感器进行了线性度、示值误差以及重复性等精度参数对比实验,结果表明系统在扩大测量范围的同时具备较高的测量精度。     

光学自动测量系统

<正> 一种新的高分辨率、非接触式光学自动三维测量系统已在德国研制成功。该系统通过激光光束对被测物体的成象来实现自动调节,进行测量,所以又称激光测量系统即LMV系统(Laser Machine Vision)。与其它测量系统相比,LMV系统具有以下优点: (1)测量精度高,可达0.2μm;测量速度快,只需200～500ms。(2)经对图像的旋转和平移来完成三维非接触式测量。(3)系统采用了新的聚焦方式。基于上述优点,该系统已用于精密工具和部件的测量。典型的应用场合如下: (1)金刚石,陶瓷和硬质合金刀具的测量和磨损试