基于激光旋转扫描的约束态薄壁圆柱壳模态振型测试新方法

针对传统采用实验模态分析理论辨识模态振型测试效率低的问题,提出基于单点激光旋转扫描的测试约束态圆柱壳模态振型新方法。在明确基本测试原理基础上组建激光旋转扫描测试圆柱壳模态振型实验系统,提出基于激光旋转扫描测试约束态模态振型试验流程,并对判定圆柱壳共振及由响应数据获得圆柱壳模态振型等关键技术进行详述。通过实例验证结果表明,该方法可快速准确获得薄壁圆柱壳的模态振型、极大提高空间测试分辨率、高效测试圆柱壳结构各点振动响应,具有一定工程应用价值。

大型轴系轴心的激光旋转测量方法

研究了大型轴系轴心的激光旋转测量方法,利用CCD相机采集激光光斑图像,通过数值拟合算法计算激光光斑所形成圆周的圆心位置,用以测量轴系轴心的空间位置。该方法消除了激光器装配定位误差导致的指向偏差和激光器不稳定导致的光束漂移。建立了激光旋转测量法测量精度的数学模型,进行数值模拟,计算结果表明:测量精度与激光旋转半径无关,与光斑采样点数成正比,接收屏与轴系轴心的垂直度偏差对测量精度影响不大。利用改进的最小二乘法进行数值拟合,进一步提高了激光旋转测量法的测量精度。

基于激光旋转加热的非导电材料高温光谱发射率测试方法与装置

光谱发射率是表征材料热物理性能的重要参数。对于非导电材料的高温光谱发射率测试,一般采用高温加热炉加热或辐射加热的方式来进行发射率测试,存在的问题是采用高温石墨炉加热时,样品可能会与高温石墨发生化学反应,从而破坏材料原有物性;采用辐射加热,一般是单向静止加热,会存在样品温场梯度非均匀分布的问题。基于激光旋转加热和样品/黑体整体一体化设计,提出了一种“样品动中测”的非导电材料高温光谱发射率测试新方法,建立了相应的测量模型,突破了传统的“样品静中测”的局限,样品与参考黑体共形一体化设计,采用微区域光谱辐射成像方法,同时测量参考黑体和样品的光谱辐射能量与温度。建立了激光旋转加热状态下的热传导方程,对典型样品材料的温度分布进行了仿真计算,结果表明旋转样品温场分布较为均匀,分析了温场分布与红外光谱发射率测量误差间的关系,给出了适用于本测试方法的材料的热导率下限值。基于该方法,搭建了相应的测量装置,对典型材料碳化硅在1000 K时的光谱发射率进行了测试,在4μm处对各个典型高温温度点的光谱发射率进行了测试,得到了碳化硅材料在红外波段的光谱发射率波长变化和温度变化规律特性。与国外的测量结果进行了比对,结果较为一致,验证了激光旋转加热光谱发射率测试方法的可行性。采用此方法,不破坏样品本身的理化特性,样品加热升温速度快,测量温度范围上限高,有效减小了激光静止单向加热带来的温度不均匀性,可同时测量出样品和参考黑体的光谱辐射亮度及温度,无需另外再设计标准高温黑体,解决了现有非导电材料高温光谱发射率测试中非均匀加热和辐射能量同步比对测量的问题,可应用于多种非导电材料高温光谱发射率的测试。

激光旋转编码器

随着办公室自动化(OA)工厂自动化(FA)仪器性能的提高,对用于测量、控制的传感器也要求具有更高的性能。 旋转编码器作为获得数据输出的角度探测器,是用作旋转运动测量和控制的最普通的传感器。但是。

新型旋转激光扫描系统轴系调整与误差标定

旋转激光扫描系统是一种基于精密转台结合多路激光的空间多目标并行角度传感系统。为改善系统光源性能,设计了一种采用光纤从外部导入光源的新型轴系结构。但是当激光以一定角度穿过中空的转轴进入镜组后,若倾斜入射柱镜,将导致出射的扫描光面型发生变化。针对此问题,研究了一种基于平行线的传递性的激光光轴姿态的调整方法,并借助激光跟踪仪测量平台,分别对光轴与转轴轴系进行拟合,建立了对光轴倾斜误差的标定方法。实验结果表明,调整后光轴与转轴轴线的空间夹角优于0.15°,完全满足扫描光截面中心直线度对激光入射柱镜的角度要求。该调整方案可用于系统的装配环节,使扫描光更加接近理想平面,有助于系统测量精度的提升。

T型接头旋转激光+GMAW复合焊熔池动态行为数值分析模型

目的研究T型接头旋转光纤激光+GMAW复合焊熔池的温度场和流态特征,揭示气孔缺陷的产生及抑制机理。方法依据光学、电磁学、传热学及流体动力学机理,建立T型接头旋转光纤激光+GMAW复合焊熔池数值分析模型。使用Fluent软件对旋转频率分别为50 Hz和100 Hz的T型接头旋转激光+GMAW复合焊进行温度场以及流态特征的模拟,对比不同频率下T型接头横、纵截面,从工艺和焊缝成形角度出发,针对不同频率对熔池、小孔成形以及气孔抑制的影响进行讨论。结果当旋转频率为50 Hz时,纵截面内小孔最大深度为5.4 mm,横截面熔池内小孔开口直径相对较大,旋转一周后,小孔远离气泡,气泡无法逸出,形成气孔;当旋转频率为100 Hz时,纵截面内小孔深度显著降低,熔池体积明显减小,横截面内小孔最大开口直径和深度均降低,熔池尺寸也有所减小,在时间为0.097 s时,小孔上方区域出现的顺时针涡流不仅能抑制气孔,还能改善熔池的下垂以及立板焊趾处的咬边。结论随着旋转频率的增大,小孔的最大开口直径和深度均降低,还对熔池具有搅拌作用,使熔池体积变小。

氦-氩混合保护气体角接头旋转激光+电弧复合焊电弧特性数值分析

目的研究激光+电弧复合焊中氦−氩混合保护气体成分对电弧等离子体物理特性的影响,从而改善焊接性能。方法综合考虑角接头几何特性和氦−氩混合保护气体的物理特性,建立氦−氩混合保护气体角接头旋转激光+电弧复合焊电弧行为的数值分析模型。使用FLUENT软件对不同体积比氦−氩保护气体下电弧等离子体的温度场、流场、压力场和电势场进行模拟计算,对比分析保护气体成分改变对电弧等离子体的影响规律,考虑其对焊接性能的影响,并将计算结果与高速摄影试验进行对比,验证数值分析模型的准确性与合理性。结果保护气体分别为纯Ar、95%Ar+5%He、90%Ar+10%He时,电弧向激光侧偏移收缩,电弧整体形貌被压缩,位置A纵截面处电弧等离子体的峰值温度分别为25603、25080、23904 K,最大流速分别为336.34、334.34、317.58 m/s,压力最大值分别为899.08、943.40、957.67 Pa,电势梯度分别为11.56、12.17、13.18 V。结论在氦−氩混合保护气体激光+电弧复合焊中,当保护气体中氦气体积分数增加到5%和10%时,随着氦气所占比例的增大,电弧处于动态变化过程,电弧被压缩,等离子体的峰值温度逐渐降低,最大流速下降,电弧压力和电势梯度增大,有利于焊缝熔深的增大。

旋转激光经纬仪空间定位网络的组合式激光三维扫描系统

研究了一种基于旋转激光经纬仪三维空间定位网络的组合式激光三维扫描系统。旋转激光经纬仪定位系统的空间定位结合激光经纬仪前方空间角度交会和GPS空间定位原理,实现并行测量多个光电传感器空间坐标。在此基础上,设计了一种组合式激光三维扫描系统,通过三个光电传感器坐标确定激光测头的空间测量位姿,实现了一种适用于现场测量便携式三维扫描系统。研制的组合式三维激光扫描装置对多个物体进行扫描获取物体表面特征点云数据,得到了较好效果。

旋转激光扫描共焦荧光检测式毛细管阵列电泳

研制了一种新型毛细管阵列电泳仪———旋转激光扫描共焦荧光检测式毛细管阵列电泳。采用圆形毛细管阵列 ,激光扫描共聚焦荧光检测方式 ,利用了高速直流电机旋转反射镜来进行激光扫描 ,并且加快了采样速率 ;采用旋转编码器获得毛细管的绝对位置并对数据采集系统触发来采集信号 ,并利用研制的 8通道毛细管阵列电泳对酪氨酸、赖氨酸、谷氨酸及天冬氨酸的混合物进行了分离分析 ,获得了良好的分离效果。

基于瞬时转速的旋转激光测量系统测角精度评价

旋转激光测量系统基于光电扫描的计时方式,利用以时间差测位置差的时空转换思想,借助搭载有线型激光器的匀速转台作为旋转测尺进行测量,系统测角精度与转台匀速性相关。为了研究系统的转速稳定性及它与测角精度的相关规律,对系统测角误差、转速评价指标和瞬时转速算法展开研究。建立了角度测量模型,分析了瞬时转速波动对测角误差的影响机理;引入瞬时转速稳定度作为转速评价指标,并针对低精度码盘提出了一种基于脉宽误差补偿的瞬时转速算法,最后进行了实验验证。结果显示,对比传统M/T法和补偿算法,某气浮轴承发射站的瞬时转速波动测量值从±4.5 r/min降至±0.25 r/min,瞬时转速稳定度降至±4″。补偿算法的瞬时转速测量精度优于传统算法,测角精度与瞬时转速稳定度存在一致性规律,可以使用瞬时转速稳定度对系统测角精度进行快速评价。

旋转式激光光斑测试仪

采用阵列传感器测量光斑方法在实际使用中非常有效 ,但固定阵列在设计中存在一些困难 ,通过旋转系统的设计 ,成功研制出大单元数的阵列光斑测量仪。旋转系统本身的特性要求机械和电路设计采用特殊的结构以解决系统的稳定性。给出了系统研制的设计思想 。

拒止环境下的旋转激光台RANSAC识别定位算法

研究了一种基于旋转激光台扫描识别圆柱标志物的小区域定位系统,并在此基础上给出理想路径的跟随控制策略,解决了在拒止环境下因定位精度低而无法满足路径跟随控制要求的问题。由旋转激光台扫描得到圆柱形标志物横截面部分轮廓的点云图,对其采用RANSAC圆弧识别算法以定位轮廓中心,通过串口将坐标数据发送至STM32单片机,再结合角度传感器测得的车头偏航角,经过直角坐标变换,得到以标志物圆心为原点的静止坐标系下的车辆位置。而后基于定位结果给出行驶路线,利用距离偏差和角度偏差对车辆转向机进行PD控制,以沿路径行驶。基于平台模型实验结果表明:本工作提出的8种车头方向情况中,定位的最大横向偏差为+4 cm,最大纵向偏差为-4 cm,达到较高的精度;RANSAC圆弧识别算法对标志物距离较远或激光雷达精度不高的场景有较好的适应性。

网络化旋转激光经纬仪的现场平差标定方法

针对网络化旋转激光经纬仪定位系统在现场环境中标定精度低、过程复杂以及成本高等问题,提出了一种高精度快速的现场平差标定方法。利用标定杆采集空间标定点建立发射机与标定杆坐标系转换关系,间接联系发射机之间的位姿关系,并采用最小二乘原理求解系统外参数估算值;以外参数估算值为初值,采用非线性优化的方法求解系统外参数最优值,实现系统全局标定。该现场平差标定方法实现了在5000 mm×5000 mm范围内系统测量精度为0.12 mm,重复定位精度为0.02 mm,能够满足实际现场应用要求。

旋转激光大空间定位系统的参数标定技术研究

旋转激光大空间定位系统(Rotary-laser Large Space Position System,R-LSPS)是一种基于前方交会原理开发的大空间精密测量系统,在飞机、船舶、火箭等大型装备的制造与装配过程中得到广泛应用,其系统参数标定精度直接影响系统最终定位精度,针对激光平面线宽由宽变窄,再由窄变宽的特性,通过三维软件建立模型,设计了空间多位置标定技术,并利用MATLAB仿真验证了该模型,实验结果表明,对一个998.156 mm的标定杆,标定测量误差小于0.15 mm,为进一步提高系统测量精度奠定了理论基础和实验依据。

304^#不锈钢旋转双焦点激光－TIG焊接组织性能

为了提高不锈钢焊接性能，提出了一种旋转双焦点激光-惰性气体钨极保护焊（tungsten inert gas，TIG）复合焊接方法，该方法通过旋转的两束激光与电弧进行旁轴复合。运用自行设计的旋转双焦点激光-TIG复合焊接头对304^#不锈钢进行了工艺试验，并分析了焊缝的组织和性能。结果表明，在旋转双焦点激光-TIG复合焊接过程中，焊接电流和激光功率的有效耦合是影响焊缝组织的关键因素，而旋转频率的大小对焊缝的组织形成以及显微硬度都有非常重要的关系，低速旋转时可以引起焊缝的多次重熔，因此使得组织细小，硬度较高。该结果可用于指导激光-TIG复合焊接技术的理论分析及其实验研究。

旋转激光经纬仪测量系统特征角误差建模和精度分析

旋转激光经纬仪测量系统(Rotary-Laser Automatic Theodolites,R-LATs)是一种基于激光扫描的分布式大尺寸测量系统,在大型装备制造业中得到了广泛应用,其特征角精度直接影响系统测量精度。针对目前尚未对特征角误差来源以及特征角对系统测量精度影响进行深入研究的问题,从主轴轴向窜动、径向跳动和主轴摆动等方面考虑,建立了特征角误差模型,利用Matlab仿真验证了该模型,并从转速和轴系配合方面考虑设计了特征角精度分析实验,实验结果表明发射头与电机主轴间隙量减小到0. 015 mm以内,测量误差趋于稳定且小于3. 5″,发射头与电机主轴采用F8/h7配合可满足系统测量对特征角的精度要求,为进一步提高系统测量精度奠定了理论基础和实验依据。

旋转开关准分子激光器及应用

1.旋转开关准分子激光器 1.1准分子激光及特点。准分子激光器它的工作物质是准分子气体,这种气体不同于我们常见的CO_2、N_2等气体,这些气体在标准状态下如果没有外来影响,如光照、加热,不会自行分解成其他原子或分子。而准分子则不然,在标准状态下,它从产生到消失的时间很短,只有几十纳秒,并自动分解成其他原子或分子,为与通常意义的分子相区别。

基于激光灯塔的合作航天器位姿测量方法及其精度分析

针对现有合作航天器相对位姿测量手段存在不能较好兼顾视场范围和精度、缺乏简单有效的精度评价指标的问题,提出一种基于激光灯塔的合作航天器相对位姿测量方法,能够兼顾视场与精度,并提出了该方法的精度评价指标。激光灯塔系统通过激光发射站和若干光电传感器测角实现相对位姿测量。根据激光灯塔测角原理,给出了该方法的PnP位姿解算算法;针对位姿测量精度分析问题,建立PnP问题测角误差传播模型,提出了位姿测量精度因子作为精度评估指标。实验表明,激光灯塔系统的姿态、位置测量精度量级分别为0.1°、毫米级;精度因子模型估计结果与测量精度实测结果存在一致性规律,可快速评估测量精度,指导传感器布局优化。此外,建立的测角误差传播模型也适用于视觉等涉及PnP问题的测量系统。

激光成像技术

网点成像精度的高低与激光成像系统的种类及其精度密不可分。因此若要实现高精度输出,应选择能与hybrid网和FM网配套的CTP机。下文将为您介绍CTP机的成像基础: