基于PSD的非接触式二维动态角度精密测量系统

非接触式角度测量广泛用于机械制造、精密测量、航空航天等领域。在一种高速振镜的二维角度测试装置中,需要大范围(±10°)、高速率(80 kHz)、高精度的非接触式二维角度测量方式,传统的动态角度测量方式都不能满足要求。基于PSD的高速响应特性,设计了光电反射式二维动态角度高精度测量系统,可以取得更好的技术指标。首先,采用高精度的PSD检测器和激光器等光学器件,可以实现高精度、大范围的非接触式角度测量;此外,利用坐标系变换得到二维机械角度与PSD输出二维位移的关系,并通过FPGA和高速AD采集板实现了高速数据采样,利用数字滤波的方法,大程度的降低了系统的噪声;通过数据插值的方法,对测量数据进行矫正,极大的降低了系统的误差,实现了大范围二维角度的系统误差都在较低水平。通过实验测试,系统可以实现±10°摆角范围的测量,采样频率可达到125 kHz,噪声达到0.001°,系统误差最大0.007°。满足了大范围、高速率、高精度的角度测量要求。

四象限光电探测器用于二维小角度测量的研究

介绍了利用高灵敏度四象限硅光电管作为探测器的二维小角度测量系统,详细分析了其测试原理及实验装置。测试系统利用半导体激光器做光源,采用了偏振分光器件,结构小巧,能量利用率高,具有较高的测量精度。为小角度测试技术的研究提出了一种新的方法。

二维小角度传感器

文中介绍基于光学差动法内反射原理的二维小角度传感器,具有体积小、精度高、结构简单、量程可调的特点。该传感器可用于运动物体的在线姿态测量与控制,提高超精密驱动及定位装置的在线检测水平。

利用面阵CCD测量小角度的研究

分析了采用面阵CCD器件和自准直原理实现二维小角度测量的原理和方法,设计了采用计算机控制的高速数据采集和处理软件,通过使用Visual C++语言实现的界面,可以实时显示测量数据。实验表明,该面阵CCD双坐标自准直仪量程为±3’,分辨率优于0.1”,测量误差优于0.7”。

基于双镜反射法的亚角秒级小角度测量

针对工程应用中对静态或低频动态微小角度的高精度测量需求,基于双平面镜多次反射增大光线反射角的方法构建了一种二维偏转角度测量装置。分析了双镜反射法的计算原理,提出了一种评价测角不确定度的方法,进行了光路仿真和实测数据的比对,结果表明:利用该方法的测角装置可实现优于0.1″的测角精度,且测量结果稳定可靠,适用于静态或低频动态微小角度的精确测量。

亚像元定位技术在二维动态测角系统中的应用

对于面阵CCD/CMOS测角系统,如何在有限像元阵列的条件下同时实现宽视场、高精度测量是该测量方案面临的一大难题。本文提出了采用光能积分重心算法实现亚像元定位精度以缓解测量视场与测量精度的矛盾,通过理论分析与实验验证表明,当有效像元尺寸大于20个像元时,在光源稳定条件下可实现1/20像元位置定位精度。当然,该精度只是测量系统对包含角度信息的位置参量的定位精度,对于二维动态测角系统而言,角度参量测量实际可以达到的精度依赖于位置-角度逆运算函数。

光电自准直仪测量系统的设计与实现

为了检测数控转台位置精度,设计了光电自准直仪测量系统。系统采用面向对象的设计方法,实现相机和图像处理两个类的定义和封装。运用最小二乘拟合法,完成测量系统重复性实验和精度比对实验。重复性实验中测量值的标准差均小于0.4″,精度对比实验中,测量范围内单次测量误差小于2″,满足系统设计精度要求。实验结果表明,系统可完成自动测量,并用于数控转台位置精度自动检测。

分辨率优于0.1arcsec的二维微小角度传感器的系统设计

设计一种新型二维微小角度传感器,可实现实时二维角度的测量。并采用基于DSP的检测电路进行高速数据采集处理,使系统的测量精度和响应速度满足了当前在线检测的需求,角度测量>±600arcsec,测量分辨率优于0.1arcsec。

一种对空间突发性强闪光目标的测角方法

在空间发生的突发性强闪光事件,如低空随机发生的强烈爆炸等,具有很强的时间和位置的随机性,且持续时间短。提出了一种对空间突发性强闪光目标的光电测角方法。该方法可完成对强闪光目标中心位置的方位角和俯仰角的测量。介绍了该测角装置的基本构成和测角原理,对装置的关键部件也作了简单阐述。用该测角装置与经纬仪对太阳进行了测角对比试验,给出了其测量数据,分析了其测量精度。由于该装置采用变增益放大器和柱面形光电接收器,它具有对目标探测的动态范围大和实现对目标全方位测量等特点。

一种新颖的单线阵CCD双坐标自准直仪

本文提出了一种采用单线阵 CCD器件应用自准直原理实现二维小角度测量的全新方案 ,即利用单线阵 CCD测量二维小角度 ,使瞄准和测量一次完成并具有一定的测试频响 ;给出了测量原理及系统硬件、软件设计。实验表明 ,所研制的单线阵 CCD双坐标自准直仪量程± 5角分 ,分辨力优于 0 .3角秒 ,测量精度优于