基于激光位移传感器的厚度测量校准系统设计及应用

为了提高钢板厚度校准的精度和安全性,针对传统接触式测厚仪精度低和射线类测厚仪存在辐射风险的问题,设计了一种基于激光位移传感器的差分非接触厚度测量校准系统。该系统采用差分测量结构,将激光位移传感器分别放置在待测钢板的顶部和底部,通过对传感器数据的采样和计算,实现钢板厚度的准确测量。硬件电路方面采用了STM32核心芯片进行设计,系统软件部分进行了相应的优化设计。试验后,系统重复性精度可达±0.1%,测量允许误差优于±0.05%,同时测量漂移控制在钢板厚度的±0.1%范围内。该系统不仅显著提高了测量精度,同时有效降低了测量过程中的安全风险,在钢板生产和加工领域具有重要的指导意义和应用价值。

优化非线性误差的激光位移传感器测距仿真

激光位移传感器需要具有高精度和高分辨率的测量能力,以满足实际应用的需求,为此提出一种优化非线性误差的激光位移传感器测距方法。在物联网环境下,通过双目视觉系统得到激光位移传感器光束的光斑位置,采用最小二乘法拟合光束直线得到光束方向参数,同时利用激光位移传感器的数值求解零点位置,实现距离测量。由于测距过程中存在非线性固有误差,为此引入BP神经网络对激光位移传感器的测距误差展开训练,完成位移误差补偿。仿真结果表明,所提方法可以有效降低激光位移传感器测距误差,同时还可以有效缩短测距耗时。

激光位移传感器动态幅值校准研究

针对目前激光位移传感器校准所存在的精度低、校准局限性大等诸多问题,本文提出了一种激光位移传感器动态幅值校准的方法。本校准方法首先采用电磁振动台激励标准结构件进行量级放大,以产生特定高频的大位移振幅;然后基于多普勒效应的激光测振仪测得的位移作为标准量,对激光位移传感器的动态幅值进行校准;最后通过一系列不同共振频率的标准结构件对不同频率下的位移振幅校准进行试验研究。研究结果表明:与现有技术相比较,本文提出的激光位移传感器动态幅值校准方法可对激光位移传感器不同频率下的动态幅值进行精确校准,对工程实际应用具有重要价值。

线激光位移传感器在烟支空头检测上的应用

激光位移传感器是一种检测效率非常高的激光测距传感器,具有检测精度高、响应速度快、稳定性强的优点。本文通过合理的设计,成功将线激光位移传感器应用在ZJ17卷烟机上,实现了激光位移传感器对烟支空头的在线检测。

基于激光位移传感器的预对准方法分析

阐述设计的一种基于高精度激光位移传感器实现预对准的方法,并分析晶圆边缘扫描特征对晶圆圆心定位精度误差的主要影响因素。为进一步探究原因,同时测试工件台水平度、采样频率和扫描路径对晶圆扫描结果的影响,验证了使用激光位移传感器实现激光退火前预对准的有效性、稳定性。

激光位移传感器技术在道路工程中的应用与研究

本文研究了激光位移传感器技术的发展背景与现状,重点探讨了基于对称反向布置的激光位移传感器设计及其在道路工程中的应用。文章首先介绍了激光位移传感器的基本原理与结构,分析了现有传感器在道路应用中的局限性。随后,提出了一种新型结构,并详细描述了其设计思路、实现方法以及在消除误差方面的优势。文章还涉及了硬件设计与实现、软件设计与开发、系统调试与误差分析等方面。最后,探讨了激光位移传感器在道路检测、桥梁结构监测等方面的应用,并展望了其未来发展方向。

基于激光位移传感器的可视化表面粗糙度测量系统

表面粗糙度是表面微观几何形状误差,它是评价材料加工质量的一个重要参量。传统接触式测量表面粗糙度容易造成表面划伤,且测量速度低,不适合在线测量,而非接触式测量方法能够克服上述不足。本文设计了一种基于激光位移传感器的非接触式表面粗糙度测量系统,对设定区域扫描,实现对物体表面微观变化的在线检测,通过分析反射光强的变化,获得物体表面形貌变化及偏差信息。该系统采用MP340单片机进行数据处理,借助可视化人机交互界面实时监测被测物体表面状态结果。实验测试表明,系统原理直观,测试数据精确可靠,抗背景光干扰能力强,轴向检测范围在1~80µm的测量,精度小于5µm,为实际应用提供一种技术参考。

基于双激光位移传感器的超长深孔圆度检测研究

面向超长深孔管道内壁截面圆度的高精度与快速检测难题,针对基于单个激光位移传感器的传统检测方式存在效率低,受轴心晃动影响大的不足,本文提出了基于两个激光位移传感器的点式检测方案,并通过建立数学模型与数值仿真的方式,对检测装置旋转轴的偏心参数与两个激光位移传感器的安装偏差参数进行了仿真,分析了各参数对深孔管道圆度评价结果的影响。在此基础上,提出了存在安装误差的两个激光位移传感器数学校正模型,并搭建了管道圆度检测实验系统,验证了该模型的有效性。结果表明,相比于两个激光位移传感器所采集的数据直接进行圆度评价,对校正之后的数据进行圆度评价,其圆度值从0.30~0.50 mm范围降低到0.05~0.15 mm范围,测量时间由18.7 s缩短到9.8 s。

基于激光位移传感器的城轨列车受电弓滑板磨耗检测方法

针对城市轨道交通(简称:城轨)列车受电弓滑板磨耗检测精度较低的问题,提出了一种基于激光位移传感器的城轨列车受电弓滑板磨耗检测方法。设计了受电弓滑板磨耗检测装置。采用该检测装置,通过数据筛选、数据融合和倾斜校正,获取受电弓滑板的实际轮廓线;将受电弓滑板的实际轮廓线与标准轮廓线进行曲线配准,获得受电弓滑板的磨耗曲线,实现受电弓滑板磨耗状态检测。在实验室搭建受电弓滑板磨耗检测装置进行实验,实验结果表明,与传统的检测方法相比,该检测方法具有较好的检测精度,符合城轨列车受电弓滑板磨耗测检测的实际要求。

基于激光位移传感器的键槽对称度非接触检测方法研究

对称度是键槽重要的几何公差之一,其数值大小直接决定了传动机构的性能。目前,基于专用量具的接触式测量方法存在容易划伤零件表面、自动化程度低和测量精度低等问题,提出基于激光位移传感器的键槽对称度非接触检测方法,通过传感器采集多个键槽截面轮廓数据,采用空间解析几何原理提取轮廓关键点坐标值,并推导出获得对称度误差的数学表达式。与三坐标测量结果进行试验对比,结果表明,所提出的方法检测误差小于10%。

基于自准直原理的紧凑型激光位移传感器光学系统设计

分析传统直射式和斜射式激光位移传感器的特性,结合两者的优势,设计了一种基于自准直原理的紧凑型激光位移传感器。在结构上,利用直线结构取代了大三角的光路布局,形成自准直式光路结构。引入分光比50%的分束镜,与光轴成45°角放置,将会聚透镜和成像透镜合为一枚,并使聚光镜、分束镜和光电探测器共轴,简化了系统结构,减小了仪器体积,同时,推导了符合自准直原理的Scheimpflug条件。利用光学设计软件Zemax对光学系统进行仿真,系统采用单透镜的结构形式,前表面为Forbes非球面,入瞳直径像质量和系统尺寸均达到最佳。该系统具有测量范围大、分辨力高、结构尺寸小、光能损失小等特点,通过实验与Keyence激光位移传感器比较,该系统能够保证测头分辨力1μm、综合检测精度±2μm的技术指标。

基于2D激光位移传感器的舱段自动对接测量方法

针对舱段对接装配需求,结合舱段对接工艺过程,提出一种基于2D激光位移传感器的舱段自动对接测量方法。首先将待对接舱段调整至相距基准舱段约50 mm待装位,采用2D激光位移传感器检测两舱段对接处三个点位的2D轮廓偏差,计算得到待对接舱段除自转角外的5个自由度位姿;然后根据两舱段法兰端面上的豁口特征,通过扫描两个舱段法兰豁口位置,计算得到待对接舱段自转角;最后将结果反馈至控制系统,驱动执行机构进行位姿的调整。通过引入误差的仿真并结合对接实验对所提方法进行了验证,结果表明,所提方法测量精度高,对接效果良好,能够满足舱段自动对接需求,有效提高了自动对接系统的效率、稳定性和一致性。

基于激光位移传感器的真空断路器机械特性机器人试验平台的研究

真空断路器机械特性试验是配电网安全稳定运行的重要保证,传统的人工试验方式由于劳动强度大、效率低且试验质量难以保证,已不能满足配电网发展的需求。针对这一问题,文中开展了基于激光位移传感器的真空断路器机械特性机器人试验平台的研究。结合机器人试验平台的实际情况,提出了利用激光位移传感器实现真空断路器行程测量的方法;分析了激光和滑线电阻位移传感器在真空断路器机械特性测试的异同性,研究并解释了滑线电阻位移传感器的万向接头间隙对真空断路器分闸反弹幅值测试的影响机理,指出了滑线电阻位移传感器存在分闸反弹幅值测试值偏低的缺陷;基于集合经验模态分解,结合本征模态频率和能量分析的方法,实现了行程信号的有效降噪;在上述研究的基础上,研究了基于激光位移传感器的真空断路器机械特性机器人试验平台,利用激光位移传感器非接触式测量的特点,实现了测试机器人对激光位移传感器的自动定位和测试以及真空断路器机械特性测试全过程的自动化。试验结果表明,真空断路器机械特性机器人试验平台满足真空断路器机械特性测试的技术要求,具有较高的测试精度,大大提高了真空断路器机械特性测试的智能化和自动化水平。

利用激光位移传感器高精度测量圆柱齿轮齿距方法

为了提高圆柱齿轮的加工生产质量,提出利用激光位移传感器进行高精度测量圆柱齿轮齿距的方法。采用激光位移传感器进行圆柱齿轮进行齿轮齿距图像采集,结合摄像机与激光器的相对方位获取其三维坐标,构建圆柱齿轮齿距的世界坐标系,利用线结构光视觉技术实现对圆柱齿轮的测量轴直径求解,根据发射的激光形状分析圆柱齿轮光条图像的特征点,通过编码技术对光条进行跟踪,检测光条特征点并计算侧头相对于齿轮轴心线的最大变动量,根据圆柱齿轮表面的光栅图实现高精度测量。测试结果表明,该方法进行圆柱齿轮齿距测量的偏差较低,精度较好,能够实现对圆柱齿轮齿距的非接触式高精度测量。

激光位移传感器在自由曲面测量中的应用

以点激光位移传感器(HL-C211BE)为对象,研究它在自由曲面测量中的应用。针对激光位移传感器因测点倾角代入的测量误差,提出了一个可以量化的倾角误差模型。基于直射式点激光三角法原理,分析了激光光路的几何关系,从会聚光斑光能质心发生的偏移推导出倾角误差模型。随后,用高精度激光干涉仪和正弦规对激光位移传感器进行校对实验,并用误差模型对测量结果进行补偿。结果显示,补偿后激光位移传感器的测量精度得到明显提高。对一非球面凸透镜进行了实验测量,得到了自由曲面测点倾角的计算方法,并用倾角误差模型修正了测量数据。实验结果表明,量化的倾角误差模型可以将激光位移传感器的测量误差控制到小于10μm,满足激光位移传感器在自由曲面测量中应用的要求。

基于球形目标的激光位移传感器光束方向标定

搭建了非接触式的三坐标测量系统以便精密测量三维型面。将激光位移传感器通过具有两个回转轴的回转体安装在测量机的Z轴上,从而可根据待测表面的形状来调整传感器的方位。为了使传感器在各个方位上实现测量功能,提出了基于球形目标的光束方向标定方法,并详细阐述了其数学原理。标定时,驱动测量机使传感器分别沿测量机的X,Y和Z轴做等间距步进,根据步长和激光束长度的变化建立方程组求解出激光束所在直线的单位方向向量。最后,多次测量尺寸参数已知的六面体标准块规,检验了该测量系统的重复性。结果显示,该系统的测量不确定度为0.048mm;测量另一直径已知的被测球时,传感器在各个方位上的误差小于0.05mm,表明所提出的标定方法使测量系统达到了逆向工程的使用要求。得到的数据表明,本文所提出的方法有较高的标定精度和较好的重复性,为实现三维型面的快速扫描测量奠定了基础。

基于激光位移传感器的角焊缝位姿检测

针对工字梁、箱梁等焊接结构自动化生产中工件偏移和偏转问题,提出了一种基于激光位移传感器的角焊缝位姿检测方法。建立了角焊缝位姿的弧长模型,分析了角焊缝位姿对弧长的影响规律;基于傅里叶分析,提出了角焊缝位姿解耦算法,实现了对角焊缝横向偏差、纵向偏差、坡口角度和工件偏转角度的检测;通过对存在坡口间隙和定位焊缝的角焊缝进行位姿检测试验。结果表明,所提出方法具有检测误差小、抗干扰能力强等优点,在焊接自动化生产中具有良好的应用前景。

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。

基于激光位移传感器的大梁自动焊偏差识别

针对大梁自动焊过程中焊缝坡口角度、工件偏转、坡口间隙、定位焊缝等因素,容易造成焊缝偏差识别结果不准确或难以识别的现状,提出了一种基于激光位移传感器的大梁自动焊偏差识别方法,建立了大梁焊缝坡口弧长模型,在特征谐波检测法基础上,利用各谐波分量之间线性空间关系,提出了大梁焊缝偏差解算方法,消除了坡口角度和工件偏转等非偏差因素对偏差检测的干扰.对某集装箱大梁纵缝进行焊缝偏差识别试验.结果表明,该方法对坡口间隙和定位焊缝具有良好的抗干扰能力,为大梁自动焊偏差识别提供一种新的理论和实践参考.

透镜形式对激光位移传感器精度影响的研究

在试验研究基础上，分析了物镜形式对激光位移传感器测量精度的影响，讨论了图象处理的阈值确定方法．采用３σ准则和样本平均降低了光源不稳定对精确度的影响．认为在采用三次样条拟合定标曲线的前提下，可用单片透镜代替非球面透镜．