基于线激光的压缩机曲轴圆度和平面度测量

目前人工使用千分表测量空调压缩机曲轴圆度和平面度时存在易伤工件表面、效率低和不能精确评定等问题。针对上述问题,设计了一套基于线激光位移传感器的空调压缩机曲轴圆度和平面度非接触式测量系统。首先,通过测量标准量棒,提出一种系统误差的标定方法;其次,基于线激光采样数据,开发了一种曲轴横截面圆度测点的提取算法,并将系统误差用于测点补偿,实现曲轴圆度测量;接着根据曲轴平面测点间的斜率分离出轮廓线,通过均匀下采样方法获取精简点云数据并采用最小二乘法实现曲轴平面度测量;最后,基于上述方法开展了曲轴圆度和平面度的测量实验。实验结果表明:该测量系统的圆度测量精度<4μm,平面度测量精度<2μm,圆度重复度测量误差<0.8μm,平面度重复度测量误差<0.3μm,满足曲轴圆度和平面度快速准确的测量需求。

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。

隔离开关合闸状态的非接触自动检测方法

为了提升隔离开关合闸状态自动检测效果,采用了基于激光位移传感器的隔离开关合闸状态非接触自动检测方法,使激光位移传感器的分辨率达到最大值,优化了激光位移传感器的光学参数,提升了其位移测量精度;通过光学参数优化后的激光位移传感器,采集隔离开关轮廓曲线,得到隔离开关轮廓曲线采样点集;利用最小二乘法拟合隔离开关轮廓曲线采样点的椭圆方程,并计算隔离开关导电臂与水平方向的夹角;当导电臂夹角处于规定夹角区间内,则判定合理开关合闸到位,完成隔离开关合闸状态非接触自动检测。结果表明,该方法计算的前、后导电臂夹角分别在0.4°与0.5°左右,均低于夹角规定区间。这一结果对实现隔离开关合闸状态非接触自动检测是有帮助的。

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。

基于无人机及光流特征值法的振动台模型动位移测试方法研究

当前振动台模型试验大型、高耸结构的顶端位移测量较为困难,针对该问题提出采用无人机摄影技术对结构顶端大位移进行非接触测量。研究以光流特征值法为理论基础的视频位移识别技术,利用静止点对该方法计算结构位移过程中产生的无人机悬停飘移进行补偿,借助Python编写一套高精度位移响应程序,进行高耸结构模型振动台试验。通过输入不同幅值的地震波,对无人机拍摄的模型顶端位移视频进行程序分析,将输出结果与传统拉线位移计测量结果对比。针对拉线位移计算结果及视频位移识别结果之间的误差,通过FFT高通滤波、基线校正等方法对原始数据进行处理,形成了一套面向无人机摄影测量的处理标准。研究工作可有效地利用无人机代替传统接触式位移传感器,在大量程下实现对结构的顶端位移测量。

一种基于卡尔曼滤波的自由曲面扫描测量方法

将激光位移传感器安装在旋转的机构上实现对自由曲面的内径测量,创新提出了一种基于卡尔曼滤波的高精度补偿算法,有效解决了异形面的激光高精度测量难题。首先介绍分析了激光三角法的测量原理,结合被测对象的结构特点,设计了一种仿形测量方法,采用几何定心的原理,对自由曲面的弧面半径进行高精度的离散测量。建立了标准卡尔曼滤波算法,蒙特卡洛方法用于模拟激光位移传感器测量的半径范围结果,对模拟的范围结果提出运用卡尔曼滤波技术进行误差补偿,并在MATLAB上进行实验仿真,最后对仿真结果进行分析。实验结果表明,该方法能够将数据的标准差降低近50%,并过滤掉明显噪点。该测量方法能应用在不同半径范围的管道自由曲面,有效减小了测量过程中产生的误差,提高了测量精度,为提高管道内径测量精度提供了参考。

便携式齿轮激光测量装置的研发

基于线激光位移传感器,构建了一种能对大型齿轮的多项偏差进行在线测量的装置。该测量装置操纵线激光位移传感器对齿轮齿廓进行扫描,可测得齿轮任意齿面的数据;基于最小二乘法拟合出齿轮的齿廓曲线,并与齿轮的理想模型比较,结合径向极坐标转角比较法计算,可得出齿轮的齿廓和齿距偏差。该测量装置体积小、质量轻、易携带,采用的测量方法高效,测得的齿轮偏差精确可靠。

圆柱体工件外径非接触测量及误差分析

对于大尺寸的圆柱体工件,传统测量方法难以同时兼顾精度与效率,测量过程中误差的累积也使得结果可靠性下降。为此,基于空间分析几何理论,提出了一种新的测量方法,以实现圆柱体工件的外径测量。通过该方法,测量系统将激光传感器和高精度位移台结合,获得被测件的虚拟轴线,最后,实现具有补偿同轴度误差的大型圆柱体工件非接触式测量。该系统经实验验证后具有较高测量精度和测量效率,测量精度达到4.96μm。

基于SSA-LT光学参数优化的测厚系统设计

为提高现代制造业的测量精度和效率,减少废品率、提高测量效率,解决传统接触式测厚带来的误差、对工件造成的损害等问题,文中基于激光三角法测厚原理,采用智能优化算法优化光学系统参数,设计实时、在线、非接触式测厚系统,从而实现对工件的实时、高精度的测量。通过实验验证了系统的可行性,该系统采用10 mm的测量量程,测量误差不超过±8.45μm,均方差小于1.21μm,说明该系统的测量精度较高,实现了降低工件废品率、提升测厚的有效性和准确性的目标,提高了高端工件厚度测量精度。

基于激光测距的非接触式火车车轮踏面外径测量方法研究

针对马钢火车车轮成品检测线上对车轮外径测量存在的检测效率低和检测精度不足等问题,提出一种基于激光测距的非接触式车轮外径测量系统和方法。采用标定指针和标定环对四个激光器位置进行了标定,通过四个激光器测量数据和几何关系得出车轮踏面直径。该测量系统能够测量∅800~1300 mm的车轮,测量精度小于0.5 mm,该方法也可应用于盘类零件外径的测量。

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。

非接触测量激光光学探头

阐明了激光三角测量的原理，推导了有关的公式，对影响测量精度的诸因素进行了分析。介绍了基于三角测量原理的非接触激光光学探头的设计，给出了实验结果，展望了应用前景。

高精度激光三角位移传感器的技术现状

三角测量法是一种传统的位移测量方法。随着激光器、光电探测器和计算机的发展,三角测量法有了很多新的进展和应用。对激光三角位移测量系统进行概述和讨论。根据光线的不同入射方式激光三角位移传感器主要分为两种:直入射式和斜入射式。分别介绍了这两种方法的测量原理,并对它们各自的特点进行了比较。最后阐述了高精度激光三角位移传感器的应用方向及发展趋势。

激光三角法位移测量中数字散斑相关法的研究

在三角法位移测量中散斑是一种噪声,当成像光斑过弱而湮没于散斑中时,抑制散斑已没有意义;但散斑同样是位移信息的载体。为此针对激光三角法位移测量系统,研究数字散斑相关法;对强散射、粗糙界面的位移进行了实测,且进行了数据分析。结果表明,在激光三角法位移测量中运用数字散斑相关法对强散射、粗糙界面进行位移测量是可行的,测量范围可达微米级,测量误差小于2%。此法可改善三角法位移测量系统在强散射、粗糙界面的情形下传统测量方法的缺陷,有效提高了测量精度,并扩展了激光三角法位移测量的实用范围。

激光三角法综述

激光三角法属于主动视觉测量方法,是非接触光学测量的重要形式。文章从硬件架构和信号处理两个方面对该方法进行系统性的解释。文章还分析了光学三角法的优点、存在的问题以及相应的当前国内外的研究现状,并对激光三角法的发展趋势作出了预测。

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。

基于机器视觉的钢轨轨头非接触测量精度研究

采用基于机器视觉的三角测距原理和光取断面法,开发出将廓形上的激光点进行空间坐标转换的算法,消除了已有方法中借助标定板计算所带来的误差和操作的复杂性,提高了钢轨动态测量的精度和效率.开发了非接触式钢轨检测装置.通过对60轨打磨后轨廓的测量结果与标准廓形的分析比对,验证了开发系统的精度和性能.

钢管管端内外径测量系统的设计与实现

为了实现对钢管管端内外径、不圆度的自动化非接触快速测量,设计并实现了一种钢管管端内外径测量系统。该系统利用转台带动激光三角法位移传感器绕钢管中轴线转动的方法来测量管端截面整个圆周的外径和内径尺寸,然后利用圆心拟合算法修正转台中轴线与钢管中轴线不重合带来的误差。通过平移台自动调整测量截面与管端的距离,大型升降台调节管心对齐高度,双臂平移台调节可测量管径范围,自动实现对不同管径钢管的非接触测量。实验结果表明:系统测量精度小于0.05mm;重复性限小于等于5μm;每个管端截面测量500个点时,测量时间小于25s。设计的系统具有精度高、操作简便、测量速度快的优点,满足无缝钢管生产在线检测的要求,并已经在天津天管元通管材制品有限公司通过离线测试。

激光三角法测量表面形貌

对激光三角测量法应用于表面形貌的检测进行研究.通过分析激光三角测量的基本原理,得出光路设计条件与输入输出关系.分析了几种激光三角测量的改进方法的优点、局限与适用范围.讨论了激光三角测量中影响分辨率与精度的几个因素并提出应对的措施.

CCD分段测量的光学位移测量系统

为了高精度地实现大量程的位移测量,采用传统激光三角法的测量原理,提出一种基于虚拟探测器的激光三角法来测量位移。该方法基于3个CCD分段测量的思想,将3个CCD互相独立且沿光轴均匀分布,以此扩大传统方法测量的范围。使用平面反射镜作为虚拟探测器进行探测,当成像光束经平面镜反射后在CCD上成像时,系统相当于增加了一个CCD,扩展了测量量程。由准直系统、偏振片、光阑组成准直滤光系统,缩小探测器光敏面上像点的直径,减小被测表面非理想光点对测量精度的影响,从而实现了较高精度下的大位移测量。最后通过实验验证了方法的可行性。