基于位移光栅尺的拉伸法弹性模量测量

基于光栅光学原理,利用位移光栅尺测量了弹性模量,建立了位移光栅尺拉伸法测量系统,通过实验获得金属丝在拉伸过程中的微小形变量数据,再利用拉伸法测量弹性模量与微小形变量之间的关系,最终实现弹性模量的测量.     

2m光栅线纹自动测量仪

描述一台能够对长在1m的线纹尺和长度达2m的光栅尺（和光栅线位移传感器）进行自动测量的激光干涉仪。干涉仪设计成双干涉光路系统，以消除光栅尺安装引入的阿贝误差。这台测量仪采用干涉条件计数原理，对光栅尺和线纹尺的线值精度进行检测，并能对光栅信号的质量进行评价。测量过程中，对空气折射率实现了实时修正。     

光栅尺测长式激光差动共焦曲率半径测量系统

为了增强高精度曲率半径测量仪器的抗环境干扰能力,满足现场使用需求,研制了一套基于光栅尺测长的激光差动共焦曲率半径测量系统。该系统利用差动共焦轴向光强响应曲线的过零点对应系统物镜聚焦焦点这一特性,对被测样品的猫眼位置及共焦位置进行精确瞄准定位,并借助光栅尺测长得到透镜猫眼位置与共焦位置之间的距离,实现曲率半径的测量。实验表明,该系统相对测量精度优于510-6,满足高精度曲率半径测量的精度需求。     

基于转轴参数的多自由度双目视觉系统标定

多自由度双目立体视觉系统可以解决传统双目立体视觉视场区域小的问题。避免双目摄像机每转动一个角度都需要重新标定外参数,提出了一种基于转轴参数的标定方法。只需标定出初始位置时双目摄像机的内外参数,使摄像机绕转轴旋转,根据单应性原理测量摄像机与标定模板的位姿关系,确定转轴方向矢量与轴上点坐标。最终利用Rodrigues旋转矩阵确定旋转已知角度后双目摄像机的外参数,实现多自由度双目系统的标定。实验结果表明,提出的方法能准确测量转轴参数,完成多自由度双目立体视觉系统的快速标定,提高系统的工作效率。     

基于光纤光栅的螺纹管压弯扭测量技术

引入光纤光栅传感器,并结合螺纹管压弯扭分离测量理论,实现对螺纹管所受压力、弯矩和扭矩的测量.由测量结果可知,光纤光栅传感器测得压力与驱动电机上压力传感器测得压力基本相符,两者测得压力的差值为-11.4~15.5N;光纤光栅传感器测得弯矩与理论值基本一致,两者之间的差值为-0.54~0.46N·m;光纤光栅传感器测得扭矩与驱动电机上扭矩传感器测得扭矩基本相符,两者测得扭矩的差值为-0.54~0.87N·m.测量结果验证了光纤光栅传感器对螺纹管力学参数测量的可行性,为螺纹管的力学参数测量提供了一种新方法.     

分光计望远镜与平行光管的共轴调节

目前分光计的调节方法仅能实现望远镜、平行光管的轴线相互平行,但无法实现共轴且垂直相交于中心转轴.这种调节方法虽然不影响夹角的测量,但是无法准确确定光束的传输方向.在本论文中,我们给出了一种调节望远镜、平行光管的轴线共轴且垂直相交中心转轴的方法.     

利用测节仪测量透镜组基点位置的变化规律

分析透镜组位于测节仪不同位置时的成像情况,得出转动测节仪前后像点的位置随像方节点与转轴距离变化的规律,从而更有目的性的调节透镜组的位置,使透镜组的像方节点与转轴重合,测量出透镜组的基点,并加深对透镜组基点的理解和测节器的认识.     

更快捷地测量地球自转

地球的自转矢量涉及角速度和转轴取向二个参量．航天、全球定位系统(GPS)以及地球内部的研究对上述参量的测量精度提出了越来越高的要求．今天的GPS系统可以使巡航导弹的命中精度达到5—10m；而实现这一精度的基础是：转轴取向误差小于1毫弧秒，日长的测量精度不超过0．1m。     

精密宏微复合绝对式光栅尺设计与研究

通过对光栅尺原理的研究,设计一种宏微复合切换测量模式,利用增量码进行低精度测量,绝对码进行高精度测量。采用增量方式采集莫尔条纹的高速性,解决高精度绝对位置采集的低速性,实现宏微复合的高速与高精度的测量。实验证明,高精度低速绝对位置测量过程中测量精度可达0.6 m,在测量中使用新型高速与低速的变速切换测量方式,综合测量速度最高可以达到2 m/s。     

光栅扭矩动态测量系统设计及实现

机械主轴在各种载荷和工作环境下的扭矩测量，国内外一直没有比较好的解决方案。针对这一现状，提出通过在主轴2端安装圆光栅及指示光栅，采用对光栅莫尔条纹计数及细分的方法实现主轴扭矩非接触式动态直接测量。其方法是在将莫尔条纹进行光电转换后，采用集成可编程模拟器件对信号进行放大、滤波和比较，然后利用软核微处理器实现数据采集、处理和控制，从而取代FPGA＋MCU的方式。实验中，测量系统采用1200条刻线的圆光栅，在主轴转速为0～1500r/min的范围内测量其扭矩，扭转角精度小于0.001°。实验结果表明，采用圆光栅莫尔条纹可以达到主轴扭矩高精度测量的要求，为机械主轴测量提供了一种新的非接触式测量方法。     

复合式光电编码器精密轴系设计及准确度分析

 为了提高复合式光电编码器的轴系准确度,运用一个径向密珠轴承与两个轴向止推密排轴承相结合的结构设计了大空心轴精密轴系,并对轴系误差进行分析.通过该方法设计的精密轴系径向跳动δ＜3 μm,解决了大空心轴轴系准确度差的问题,提高复合式编码器的测角准确度,应用该轴系研制的复合式光电编码器准确度σ＜2″.     

回转件弯扭测量系统及其不确定度分析

为了准确诊测轴系振动特性,基于激光多普勒的频移原理,提出一种能同时测量旋转轴系弯曲振动、扭转振动和轴系旋转速度的方法。设计了能分离弯扭振动的多普勒外差干涉光路,结合光学差拍及参考光技术,构建了测量系统数学模型。对影响激光多普勒弯扭振动测量的主要因素进行了分析,讨论了各参量对测量结果的影响,并给出了相应的测量不确定度。在置信水平为95%时,瞬时转速的不确定为0.079 r/min,弯曲振动速度分量的不确定为0.001 4 mm/s,其精度能满足旋转状态下轴系振动的综合测量要求。     

简易旋转倒立摆及控制装置的系统设计简

采用ATmega128作为本旋转倒立摆控制装置的主控芯片,通过直流电机对旋转臂进行控制,实现对摆杆的旋转控制。用编码器对摆杆旋转角度进行测量,将旋转位移转换成数字脉冲实现控制。通过对编码器设定零点,运用PID算法实现精确控制摆杆的摆动角度与状态。测试结果表明,该简易旋转倒立摆及控制装置的系统设计方法科学,具有性能稳定、抗干扰能力强、控制精确,可靠性高,节能环保等优点。     

单圈绝对式光电轴角编码器的研究

在对传统绝对式光电轴角编码器编码方法原理研究的基础上,设计了一种单圈绝对式光电轴角编码器.详细地介绍了该编码器的位置定位算法,具体给出了信号拾取装置和信号采集系统的硬件设计方法,并分析了影响编码器准确度的主要因素.检测结果表明该编码器的原理和设计是正确的,为实现光电轴角编码器的小型化、智能化提供了理论依据和试验基础.     

CCD测量转速的新方法

为了测量瞬时转速，对旋转体转速在空间坐标系中的关系进行了研究，并建立了旋转机械瞬时转速测量模型。利用线阵CCD技术设计了一种新型光学瞬时转速测量系统。该系统采用3级流水线结构对测量数据进行实时处理。测试结果表明，该方法解决了旋转机械瞬态性能分析中瞬态转速测量存在的缺陷，克服了传统转速测量方法在测量瞬时转速方面存在的不足，为瞬时速度测量提供了另一种思路。     

一种大动态范围的磁光电流传感器方案

提出了一种扩大磁光式电流传感器动态范围的方法。磁光式电流传感器是基于法拉第效应和安培环路定律实现电流测量的。由于法拉第旋转角随被测电流周期性增大，测量时只能利用正弦曲线单调变化的部分，因此限制了电流的测量范围。利用光纤维尔德常数随光波长变化这一特性，通过测量两种光波旋转的角度差，获得了大电流的测量值。在正常计量范围内利用单波长数据获得精度较高的计量值，达到扩大传感器测量范围的目的。分析表明，当两波长的维尔德常数相差20％时，电流测量范围可以扩大到单波长时的6倍。采用这种方法可望用一个传感器同时满足电力系统中的计量和保护两种用途。     

Computational analysis for dynamic response of a rotating shaft on flexible support structure with clearances

A finite element-based formulation for modelling the dynamic behavior of a rotating flexible shaft supported by a flexible support structure is presented. The coupling effect between the rigid-body rotation and the flexible deformation of the shaft is considered and represented by non-linear coupling terms in the mass matrix and forcing vectors in the global system of equations. The rigid-body rotation is treated as one of the degrees of freedom (d.o.f.) of the entire system. The interaction between the rotating shaft and the flexible support is modelled by either linear or non-linear springs distributed around the circumference of the shaft. The coupling between the flexibility of the shaft and the flexibility of the support structure are considered. The flexible d.o.f. of both the shaft and the support structure are represented as a set of retained and internal d.o.f. of a Craig-Bampton formulation. An additional transformation is performed when the rigid-body d.o.f. is coupled with the internal and the retained d.o.f. in a Craig-Bampton basis. The equations of motion are solved in the time domain using a modified Newmark method for time integration, in which the Newton-Raphson method is used for handling the non-linear behavior within each time step. Analyses are performed to validate the new development for different combinations of load condition, spring type, and rigid-body rotation.     

激光珩磨专用机床的运动控制研究

 以发动机气缸/活塞环摩擦副为具体研究对象,研制了一种新型激光珩磨设备。由于发动机汽缸套载重大,且形状不规则,故设备采用激光头既旋转又直线运动的运动方案。该设备在移动轴和转轴中分别安装有高精度光栅尺和高精度增量旋转编码器以提高运动控制系统的精度。为了使微凹腔沿圆周均匀分布,采用了小数分频原理,能够实现任意小数分频。通过对运动控制卡与自制的调Q控制卡的软件编程,实现了运动控制系统与激光系统的协同控制,用以在气缸表面加工出特定的微观形貌。加工方法采用的是“单脉冲同点间隔多次”的激光微加工新方法。利用该方法能够方便地加工出微观或宏观的形貌且能显著地减少激光加工所带来的负面热效应。     

在伽利略坐标变换下的二端面弹性转轴相似动力学方程

在非相对论性原理下建立了二端面弹性转轴的相似动力学方程.使弹性转轴的动力学方程与地面坐标下的动力学方程相似,为相似工程学和计量、测控仪器的相似标定提供理论依据及方法 关键词： 二端面弹性转轴 相似模拟 坐标变换 相似动力学方程 标定     

大承载气浮回转工作台的调心技术

为了实现大口径光学元件表面轮廓的高精度测量,提出了一种大承载气浮回转工作台的调心技术,并研制了一套具有偏心自动调整功能的测控系统。该系统主要由精密气浮回转轴、台达PLC、数显千分表和轮廓仪工作台组成。利用VC++的PLC串口通讯和偏心调整软件的控制,实现了轮廓仪的自动调心功能。