基于朗伯定律重建光学三角法测位移原理公式

利用朗伯定律重构了光学三角法测位移的原理公式，与用几何光学原理建立的公式进行了比较。利用新公式对影响光学三角法漂移精度的主要误差因素进行了深入的分析，给出了实验结果，并提出了减小和校正误差的方法。     

光学非接触廓形测量技术研究进展

表面轮廓、几何尺寸、各种模具及自由曲面的精确测量是提高零件数字化制造水平的重要环节。对光学非接触测量方法及其关键技术进行了分析。介绍了光学非接触廓形测量的两种方法:光学被动式廓形测量法和光学主动式廓形测量法。对光学非接触廓形测量常用方法进行了分析。论述了光学非接触测量的关键技术和发展趋势。     

基于平行平板的折射率高精度非接触测量

常用的测量折射率的方法如偏向角法、自准直法、临界角法、 V棱镜法等,这些方法通常需特制三棱镜与待测件。待测样品不一致且过程复杂,测试定标周期长,难于自动化。为了保证待测材料的完整及实现自动化测量,进行了基于平行平板的折射率非接触测量的尝试。运用该方法进行折射率的测量,不需特制三棱镜并且待测件与待测样品一致。分析表明,通过选择合适的测量角度,该方法旋转角度精度为a=0.003（即10）,导轨精度为L=0.000 8 mm,平行平板厚度测量精度为d=0.001 mm。     

一种非接触测量光学零件厚度的方法

为了实现光学零件厚度的非接触测量,设计了一种基于电光扫描的非接触测量方法。采用电扫描技术控制光开关,形成半径依次减小的环状光束,经过锥透镜后在光轴上形成连续移动的光点,当光点瞄准待测光学零件表面时,反射能量出现峰值,即定位了待测零件的表面,进而获得光学零件的几何厚度。建立了测量平板零件厚度和透镜中心厚度的数学模型;从理论上探讨了该方法的测量范围和测量精度。结果表明:设定锥面镜口径为100mm,材料折射率为1.52,当锥面镜的锥角从1°变化到40°时,测量动态范围可以从5507mm变化到26mm;当测量范围为26mm时,测量精度可以达到2.5μm。该方法可基本满足目前光学零件中心厚度的测量需求。     

一种基于光学三角法的形貌测量系统

提出了一种基于光学三角原理的物体形貌测量方法。从理论上推导出了被测点的相对高度与像点距离的线性公式,通过这个公式可以由像点距离计算出被测点的高度。在实际的测量系统中,通过工作台的精确位移和像点的移动距离可标定出线性公式中的未知系数。把被测物体放在工作台上,先测出被测点的像的相对位移,然后再通过公式计算出被测点相对屏幕的距离。试验中测量了一个圆柱体上的一些点的三维坐标,通过这些数据绘出了圆柱体的三维形貌。     

一种非接触式位置测量方法的研究

在一般的非接触式位置测量系统中,通常使用三个线阵CCD来测量物体的空间位置。但是在有些场合,这种方法很受限制。介绍了一种测量方法,该方法是由力矩电机带动一个线阵CCD旋转来扫描被测目标的。结合三角法,能够同时测量出被测物体在三个方向的位移及水平摆角。实验结果证实了该测量方法具有很高的测量精度。在国防、交通、矿山、城市建设等领域有着广泛的应用前景。     

直线度误差的光电非接触测量方法

基于光电检测技术,利用回转和轴向进给伺服系统,通过激光扫描检测系统测量刀口尺与被测零件素线之间的间隙,实现了对直线度误差的非接触自动测量。详细论述了直线度误差的测量方法和光电检测系统,通过实验对系统的测量精度进行了验证。     

基于正弦和三角波条纹投影的三维测量方法

在现有的针对复杂物体表面形貌的三维测量方法中, 为了完成绝对相位的测量, 通常需要处理至少6幅条纹图像, 限制了测量速度。提出了采用2幅正弦条纹和2幅三角波条纹图来获得物体三维形貌的方法。利用两步相移正弦条纹和两步相移三角条纹得到截断相位, 再利用两步相移三角波条纹得到条纹级次, 减少了投影条纹幅数, 提高测量速度。在得到条纹级次时, 计算三角波条纹强度调制和强度对比度, 与计算相位相比, 可以减少数据处理的时间, 进一步提高测量速度, 同时能减小物体表面反射率的影响, 提高了测量精度。测量最大高度为39 mm的阶梯状标准块, 得到的最大绝对误差和最大的RMS误差分别为0.045 mm和0.041 mm。验证了该方法的有效性和实用性, 在高速实时的复杂形貌三维测量中有广泛的应用前景。     

基于激光三角法的脉搏波测量系统研究

“切脉”是中医常用的诊疗手段,依赖于医生的定性感知和经验分析。基于激光三角法的脉博波测量系统,可以辅助中医定量记录分析脉搏波信号。系统中线性激光投射至手腕脉搏检测位置,CMOS图像传感器记录过程,HALCON和MATLAB软件分析处理图像,通过光学质心和快速傅里叶变换来计算拍摄图像的质心变化,拟合脉冲波动波形。该测量系统结合了光学测量和计算机自动化的优点,具有非接触式、易操作、快速检测等优点。实验验证了方法的可行性。     

Design of optical triangulation devices

This paper presents the derivation of the precise relation between the displacement of a light spot on an object's surface and the displacement of its image on the detector in an optical triangulation device, along with applications of the design of triangulation devices. Based on this relation, improved designs of optical triangulation devices, including devices of adjustable configurations, are proposed and discussed.     

塑料光纤直径测量系统

提出了以可编程逻辑器件为核心的塑料光纤直径在线测量系统,阐述了其工作原理。系统使用发光二极管作为光源、高精度线阵CCD作为图像传感器,简化了光学部分;应用EPLD和双口RAM,提高了信号处理效率;设计了提高测量精度的单片机数据处理算法。实验表明系统的测量范围为0 26～3mm,测量精度在10μm以内,满足塑料光纤直径测量要求。     

基于光学原理的三维形貌测量技术研究

为了加快产品开发和保证产品制造质量需要对物体的三维形貌进行精确的测量。光学形貌测量技术由于其高分辨率、无破坏、数据获取速度快等优点而被认为是最有前途的三维形貌测量方法。介绍了各种基于光学原理的三维形貌测量技术,并作了比较深入的分析和对比,为正确和广泛应用三维形貌测量技术提供了参考。给出了在该领域的发展方向和研究热点。     

光束-靶面入射角非接触式测量方法分析

根据靶面上人为设置的多个标识点之间的几何关系随靶面姿态的变化而变化的特性,设计出一种快速准确的光束-靶面入射角测量算法,满足光束到靶入射角测量的任务需求。在提取靶面已知特征点的基础上,采用光学传感器的内参数,测量出光束到靶入射角,此算法以非接触的方式完成光束到靶入射角的测量。为了验证算法的有效性和实用性,开展了仿真实验,结果表明该方法具有较高稳定性和可靠性。     

角度测量的光学方法

光学测角法是高精度动态角度测量的一种有效的解决途径。对目前发展较快的几种角度测量的光学方法———圆光栅测角法、光学内反射小角度测量法、激光干涉测角法和环形激光测角法进行了详细的介绍 ,并且分别给出了每种方法的测量原理和发展现状 ,比较了各种方法的优缺点 ,给出了每种方法的应用场合和发展前景     

海水盐度光纤遥测技术研究——测量原理

提出了一种用于海水盐度检测的光学新方法 ,利用光纤光学技术与CCD检测相结合的测量技术 ,并通过测量待测海水与参考蒸馏水的折射率差的方法 ,减小了盐度测量受温度的影响 ,并可实现海水盐度的自动化远距离遥测。建立了测量原理的理论模型。该系统水下的测量探头部分由无源的全光学结构组成 ,具有结构紧凑、精度高、抗电磁干扰、防燃、防爆、可柔性弯曲等诸多优点 ,在海洋勘探 ,环境监测以及军事、进出口贸易中的水尺计重等领域有广泛的应用前景和实用价值     

焊接变形光学测量技术研究

针对薄板焊接变形测量难的问题,提出了一种非接触式三维光学实时测量薄板焊接变形的新方法。首先通过2个高分辨率高速数字相机从不同观察点同时拍摄物体运动的视频图像;然后运用三维重建技术,包括共线方程、基于共面方程的像片定向、直接线性变换解法、外极线几何约束和光束平差解法等重建待测标志点的三维坐标;最后依据同名点将不同时刻薄板的变形状态关联起来,计算出待观测点的焊接变形量,并实时绘制显示出变形曲线。与传统方法相比,该方法具有不受焊接温度及强烈干扰影响和实时、高效、高精度等优点。     

基于强度干涉原理的双光路动态测量方法

在近场光存储方案中,头盘间距动态测控技术是近场光存储理论和技术的实用化。根据近场光学头的飞行特点,提出了一种基于光强干涉原理的测量系统,重点介绍了其测量原理和标定方法。采用双光路结构来提高测量分辨率,利用光偏振特性来消除反馈光对信号光的干扰。通过对系统性能的分析和试验表明,动态特性达到了500kHz,测量分辨率高于1nm,可满足系统高精度动态测试的要求。