基于莫尔信号的精密位移测量与控制的研究

应用光衍射理论分析了一种纳米级位移分辨率的双级衍射光栅测量系统,建立了衍射莫尔信号与对应位移的数学模型,并通过计算机仿真对莫尔信号的位移特性进行了研究。在此基础上构建了一套精密位移测量与控制装置,取差动零次激光莫尔信号为控制信号,由微机控制实现高精度位移检测及全自动精密定位。实验结果表明,基于激光莫尔信号的精密检测与控制装置可获得得5nm的位移分辨率及±0.4μm的定位精度。     

基于最大长度序列的绝对位移精密检测方法

为了检测精密机构的微小位移,根据位移编码与机器视觉技术,提出一种基于最大长度序列（Maximum Length Sequence—MLS）的绝对位移检测方法。该方法设计了基于MLS的绝对位移检测的视觉靶标方案,采用基于灰度叠加及二值化方法进行图像处理和靶标绝对位置识别;研究了基于拟合相位的精密定位方法,实现一维绝对位移的精密检测,并进行实验验证。实验结果表明,该方法可有效实现一维绝对位移检测,定位精度在±2μm范围内,具有良好的重复性和鲁棒性,且无须视觉标定。     

光学目标计算机视觉自动定位系统研究

运用计算机视觉检测技术 ,提出了一种新的光学目标自动定位系统。导出了自动定位数学模型 ,分析了定位精度。运用计算机视觉定位技术开发的 ZYZ- 6 2 0 PCB自动定位钻机 ,其定位钻孔精度优于 2 5μm。实践表明 ,计算机视觉光学目标自动定位系统具有高精度、快速实时的优点。该系统在工业领域必将具有广泛的应用前景。     

采用反射叠栅信号的超精密定位技术研究

在光学理论基础上,对反射型双光栅检测系统进行了研究。建立了以反射叠栅信号及其相应位移为对象的数学模型,并利用Matlab软件对反射叠栅信号其位移特性进行数值计算及分析仿真,经仿真研究发现,反射0次叠栅信号输出光波强度最强、呈现出稳定的规律性。据此,设计实现一种基于反射叠栅信号的超精密定位系统,以反射0次叠栅信号作为定位台的控制信号,在微型计算机闭环作用下,实现微定位工作台高精度位移偏差实时检测以及超高精度自动定位。对于反射定位系统存在的非线性、迟滞性等特点,提出基于模糊径向基函数(RBF)神经网络的智能比例积分微分(PID)控制技术,在二者共同作用下在线实时调整PID控制参数,实现PID控制的智能化,提高智能控制的自适应能力。结果表明,采用反射叠栅信号的智能PID控制系统抗干扰性强、定位效率高,可实现±10 nm的定位精度。     

机载控制视觉目标定位系统的设计与实现

机载控制视觉目标定位系统广泛应用于航空控制领域,对其进行设计和实现具有重要应用意义。针对机载控制视觉目标定位的特征,设计并实现了机载控制视觉目标定位系统,分析了系统的总体结构,包括视觉模块、飞控模块、导航模块以及无线传输模块,给出了系统主控箱、CAPA800主控制器、PCI04总线标准的主板、视觉传感器、PM1270T144C5N芯片的硬件结构,给出了系统的软件流程和视觉处理模块的流程,分析了基于CCS3.3代码开发调试平台的系统代码设计,最终实现机载控制视觉目标定位系统的设计与实现。实验结果说明,所设计系统获取的机载控制视觉目标清晰、有效,并且具有较高的目标定位效率和精度。     

基于计算机视觉的光学目标自动定位系统

本文运用计算机视觉检测技术,提出了一种新的光学目标自动定位系统,导出了自动定位数学模型,分析了定位精度.运用计算机视觉定位技术开发的ZYZ-620PCB自动定位钻机.定位钻孔精度优于25μm.实践表明,计算机视觉光学目标自动定位系统具有高精度、快速实时的优点,在工业领域必将有广泛的应用前景.     

基于单目视觉的机械臂目标定位系统设计

在筒子纱染色的工业生产中,获取机械臂及纱杆锁扣的相对位置实现机械臂的精确定位和抓取目标是染色过程的关键技术。设计了基于单目视觉的机械臂目标定位及光学测量系统,通过单目光学成像的方式实时获取锁扣目标的图像,结合图像分析算法解算出目标空间位置以及目标与机械臂的相对位置。利用OPC通讯技术,将目标的空间位置信息传输给机械臂控制模块并控制机械臂的运动实现目标的抓取。通过现场实验,机械臂定位系统的定位误差在2mm范围内。     

一种应用在高精度贴片机上的视觉纠偏算法

高精度贴片机的视觉定位系统是提高贴片精度的关键。利用机器视觉技术分别对贴片元件和PCB板的位置及角度偏差进行检测。采用了以区域生长法为基础的元件中心和角度的计算方法,以最大内接矩形法计算了PCB板的中心和角度,从而得到了需要纠偏的位移和角度。实验验证元件中心的检测精度可达30 μm,算法处理总时间为63.6 ms,满足贴装元件定位检测系统对高速高精度的要求。     

基于PCI-E总线的高速多通道信号发生器设计

针对现代水声定位系统性能检测需求,设计了一种基于PCI-E总线的高速多通道信号发生器。利用PC机LABVIEW软件生成不同的电模拟信号,通过PCI-E总线板卡输出到信号发生板,实现信号高速稳定传输;以FPGA为核心控制器,利用PCI9054桥芯片实现本地总线转换,经过DA逻辑控制以及多通道模拟电路调理,最终完成多通道信号波形输出。经测试系统功能稳定,达到了指标要求。该设计结构简单,可扩展性强,具有广阔的应用前景,目前已成功应用于某水声定位系统实验室功能检测。     

基于双频激光干涉反馈的快速精密定位系统

为了实现大量程、高精度测量系统的快速驱动与定位,结合双频激光干涉仪、可回收废气的空气静压导轨、精密滚珠丝杆以及伺服控制系统,研制了一套定位精度高、重复性好的快速精密定位系统。该系统以双频激光干涉仪为测长基准,实时反馈系统工作台位置信息;采用余气回收式空气静压导轨克服了传统气浮导轨余气对激光干涉测量光路系统的影响;在定位过程中引入PID运动控制技术,通过调节伺服控制器的PI参数使系统拥有快速平稳的响应特性。经实验测试,在500mm行程范围内,该系统的轴线双向定位精度可以达到0.266μm,重复定位精度可以达到0.173μm,具有较好地快速响应特性。应用所研制的精密定位系统对一维直线光栅样品进行了扫描,并与用Olympus共焦显微镜测得的数据进行了比对,表明系统具备良好的轴向定位能力。     

基于运动控制技术的编码器自动检测系统

为了改进编码器误差检测方法,提高检测效率,基于对光电轴角编码器误差检测现状的分析,设计了一种编码器误差自动检测系统。介绍了自动检测系统的工作原理,系统的硬件设计和软件设计。利用运动和全闭环控制技术,以24位高精度增量式光电轴角编码器为反馈元件,该自动检测系统可自动完成对编码器测试点的定位、数据获取和误差数据分析,定位精度为2″,可以检测18位以下各类光电轴角编码器的误差,检测效率是标准检测装置的6倍。该实验结果验证了方案的可行性。     

LAMOST光纤定位单元定位精度检测技术研究

对 L AMOST光纤定位系统光纤定位单元提出了单元定位精度非接触检测的装置。检测装置采用面阵CCD传感器 ,通过检测光纤端部出射光斑的特征点以表征定位单元上光纤端部位置。检测算法采用灰度加权平均法 ,可以达到亚像素级的检测精度。介绍了提高检测精度的主要措施 ,装置选用白光照明 ,对所采集的图像采用多次平均的方法 ,提高了装置的稳定性。     

基于图像模板匹配算法的微光瞄准镜零位检测技术

对微光瞄准镜零位检测技术进行了研究,分析了传统检测方法存在的不足,采用计算机图像处理技术,提出了一种基于图像模板匹配算法的微光瞄准镜零位新型检测技术.该技术实现了零位检测的自动测量,避免了人为因素的影响;检测精度高,达到0.05密位,高于现有零位检测仪;移植性好,可扩展应用于红外热像瞄准镜等其他夜视产品的零位检测,对夜...     

基于多激光传感器装配的自由曲面法线找正方法研究

在国产化、技术自主化的大型飞机项目上,对孔位精度的标准正逐步升高,钻头的垂直度又是这一标准中最受关注的条件。机器人自动钻铆系统工作时,所产生的装配误差、磕碰、偏移等状况,不仅降低了制造及检测的准确度,还影响了整个结构件的疲劳性能。针对这一问题,提出了基于多激光传感器装配的自适应自由曲面法线检测技术,搭建了以该方法进行姿态找正的数学模型,并研究了检测装置的标定方法及流程。同时,着重讨论了在自适应方法检测时,利用电子经纬仪等装置进行误差补偿的相关技术。该方法的验证实验结果显示,多组实验数据均达到了法向精度<±0.5°的关键技术指标要求,找正后的法线平均偏差值为0.0667°。该方法能有效补偿在制孔工作中所产生的相关误差,进一步提高机器人的定位精度及法线方向检测精度。     

基于机器视觉的刀具轮廓在线检测方法的研究

超精密单点金刚石车削过程中需要对刀具参数进行检测。基于机器视觉原理,采用新型的机械结构设计了新型刀具在线检测系统。通过垂直放置的两组由同轴远心镜头和CMOS相机组成的光学系统来获取车刀刀尖正面及侧面的图像,再经图像处理系统来获取刀具的轮廓及位置信息,完成对刀具轮廓及位置的在线检测,实验验证可实现测量的重复性定位精度达1μm。在线检测的方式借助了超精密车床自身的高精度和运动机构,可以保证相机焦点和机床主轴之间的相对位置关系,弥补了目前刀具检测系统稳定性差和重复性精度低的不足,提高了加工的整体效率。     

基于激光和CCD组合的小孔转轮重复定位精度测量方法

小孔转轮是某试验装置光路自动校准系统的关键器件,重复定位精度是其重要指标之一。为了有效测量运行于真空环境下的小孔转轮重复定位精度,提出了一种基于激光和CCD组合的测量方法,并以转轮滤波小孔光斑中心的位置重复性作为其重复定位精度的评价指标,搭建了一套完整的测量系统。利用CCD采集通过转轮滤波小孔的激光光斑,通过图像处理的方法对激光光斑图像进行滤波去噪、阈值分割、二值化、边缘检测等预处理,利用最小二乘法对激光光斑进行圆拟合,得到光斑中心坐标。在非真空环境下与激光干涉仪进行了对比实验,两者测量的角度偏差仅相差11″,表明了该测量方法具有较高的精度,可以满足测量要求。采用该测量方法对真空环境下的小孔转轮进行了约6 h正反往复各60次的重复性测量,结果表明,该测量方法能有效测量真空环境下小孔转轮的重复定位精度。     

头盔显示器视差自动测量中眼位点的自动对准

自动测量头盔显示器的视差时，用CCD相机取代人眼的主观读取，由于机器视觉不如人眼灵活，CCD相机在人眼观察点才能确保移动时采集的图像是完整的，从而保证全视场的视差测量。该文提出采用模式搜索法在头盔显示器光学平面内实现CCD相机自动对准人眼观察点(眼位点)，从而实现头盔显示器全视场视差的自动测量。对该自动测量系统的测量原理，以及CCD相机自动对准眼位点的实现过程进行了详细论述与说明，对测量精度与效率，对准精度与重复定位精度进行了实验分析。实验结果表明，该方法能够快速、准确、自动地对准眼位点，定位精度为±0.071°，与摆头法测量视差系统进行对比实验，全视场视差测量效率高，重复精度高。     

基于激光扫描的接触网几何参数检测方法研究

针对当前电气化铁路接触网几何参数日常检测的需求,提出了一种基于激光扫描的接触网几何参数检测方法,即结合激光扫描仪、光电编码器和工控机等硬件设备进行编程处理以实现相关几何参数的非接触式采集、采样点定位和数据处理以获得接触网的各个几何参数,经试验该方法能有效的提高接触网几何参数检测精度,测量精度达到±3mm,具有实际意义。     

一种基于长基线交汇的超短基线定位系统精度评价方法

超短基线定位系统的定位精度和准确度是评价系统性能的重要指标, 通常采用固定点的定位重复度来评价定位精度, 采用其他解算方法作为真值参考评价定位准确度. 本文首先分析了以误差椭圆理论为基础的超短基线精度评价方法, 给出了理论推导公式, 证明了观测数据和理论误差椭圆的关系. 本文提出了一种基于长基线交汇的超短基线定位系统精度评价方法, 通过长基线交汇模型求解目标的真实位置评价系统的准确度. 根据该方法解算得到的待定目标位置作为真值参考, 能够反应系统误差的修正情况. 最后采用该方法进行海试数据处理, 处理结果表明该方法能够较好的反应定位精度, 进一步修正了系统偏差, 修正系统偏差后和修正前相比定位精度提高了0.2%, 具有良好的工程应用价值.