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线激光五轴运动系统的轴系标定方法研究

激光与光电子学进展 2024年

作者：肖仕彬李琛李泽骁张效栋精密测试技术及仪器全国重点实验室天津大学微纳制造实验室

五轴运动系统在测量系统中发挥着重要作用，其标定是保证测量精度的重要环节。目前的运动系统标定方法在成本和效率上均有不足，影响五轴运动系统在工业现场的应用。本文提出了一种低成本、高效率的运动轴系标定方法，以线激光与五轴配... 详细信息

五轴运动系统在测量系统中发挥着重要作用，其标定是保证测量精度的重要环节。目前的运动系统标定方法在成本和效率上均有不足，影响五轴运动系统在工业现场的应用。本文提出了一种低成本、高效率的运动轴系标定方法，以线激光与五轴配合的测量系统为例，通过扫描标准球的表面并进行最优化搜索的方式，实现对位移轴和转轴位姿的分步标定。与现有的运动轴系标定方法相比，该方法仅需要测量系统本身和标准球的参与，步骤简单，标定成本较低，效率较高。本文对提出的方法进行了仿真，并且实际搭建了线激光五轴系统以进行标定和测量实验。实验结果表明，系统经过标定后，测量标准球的表面PV为10.98μm，重复测量标准球的表面PV的标准差为0.199μm，同时具有对多种尺寸、结构复杂的器件的一体化三维测量能力，证明本文所提出的方法的实际性能和应用价值。

关键词：仪器,测量与计量线激光五轴系统轴系标定

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基于激光诱导炽光法的生物柴油碳烟测量

光学学报 2023年第10期43卷 124-134页

作者：曹铭锟张振东田波上海交通大学中英国际低碳学院上海201306 莱斯特大学工程学院英国莱斯特LE17RH

生物柴油的原料多元化,制备出的生物柴油理化特性也大不相同,因此其污染物排放特性需进一步研究。本文利用基于消光法标定的激光诱导炽光技术来测量一系列生物柴油的碳烟体积分数,以探究含氧生物燃料与传统柴油掺混后的基础碳烟排放特... 详细信息

生物柴油的原料多元化,制备出的生物柴油理化特性也大不相同,因此其污染物排放特性需进一步研究。本文利用基于消光法标定的激光诱导炽光技术来测量一系列生物柴油的碳烟体积分数,以探究含氧生物燃料与传统柴油掺混后的基础碳烟排放特性。结果表明,纯含氧生物燃料的碳烟体积分数峰值较低,仅为传统柴油的7.1%~30.5%。碳烟的形成随着生物柴油掺混比例增加而呈下降趋势,与含氧燃料掺混传统柴油的碳烟排放特性一致,而不饱和度较高的生物燃料更倾向于更多的碳烟排放。生物柴油产生的粒径颗粒相对较小,比传统柴油小了大约9.5%~41.3%。碳烟颗粒物形貌方面,生物柴油与传统柴油均呈现出团簇结构,而高饱和度的生物柴油产生的碳烟颗粒粒径相对较大,但数量密度较低。

关键词：仪器,测量与计量生物柴油碳烟体积分数激光诱导炽光池火焰不饱和度

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高精度光谱共焦位移测量技术研究进展

激光与光电子学进展 2023年第3期60卷 211-226页

作者：白蛟李婧雯王晓浩李星辉中国工程物理研究院材料研究所四川江油621908 清华大学深圳国际研究生院广东深圳518055 清华大学清华-伯克利深圳学院广东深圳518055

随着我国先进制造业的快速发展,光谱共焦位移测量技术以其精度高、适应性强、效率高等优势而得到广泛关注,被应用于诸多行业。本文首先介绍了光谱共焦技术的应用进展,对其在表面形貌及工件厚度测量方面的研究成果进行分析,从多个方面说... 详细信息

随着我国先进制造业的快速发展,光谱共焦位移测量技术以其精度高、适应性强、效率高等优势而得到广泛关注,被应用于诸多行业。本文首先介绍了光谱共焦技术的应用进展,对其在表面形貌及工件厚度测量方面的研究成果进行分析,从多个方面说明了光谱共焦技术在位移测量过程中的性能特点。其次,针对光谱共焦技术的关键组成阐述了其研究进展情况,包括宽谱光源、色散物镜、共轭小孔以及光谱检测与处理等方面的主要成果,展示了各种创新思想在光谱共焦技术中的具体实现,并对各种技术方案进行对比分析,梳理了光谱共焦仪器的技术特点及优缺点。最后,对光谱共焦位移测量技术存在的技术问题进行了总结和展望,以期为光谱共焦技术的性能提升和应用拓展提供有益参考。

关键词：仪器,测量与计量位移测量光谱共焦技术宽谱光源色散物镜共轭小孔

基于分布式光纤声波传感器的带式输送机托辊故障监测方法

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激光与光电子学进展 2023年第9期60卷 266-274页

作者：梁堃王驰上海大学精密机械工程系上海200444 上海拜安传感技术有限公司上海201210

研究了一种基于分布式光纤声波传感器(DAS)的托辊监测方法,用于带式输送机托辊故障识别。在论述利用DAS检测托辊故障振动特征信号原理的基础上,搭建胶带长度为30 m的带式输送机测试系统平台,模拟托辊卡死、无轴承、断裂等不同故障情况... 详细信息

研究了一种基于分布式光纤声波传感器(DAS)的托辊监测方法,用于带式输送机托辊故障识别。在论述利用DAS检测托辊故障振动特征信号原理的基础上,搭建胶带长度为30 m的带式输送机测试系统平台,模拟托辊卡死、无轴承、断裂等不同故障情况进行实验测试数据采集。通过对采集的声音信号进行时域和频域分析,提取不同故障下的特征量,实现托辊的故障识别。实验结果表明,利用DAS技术可以检测带式输送机托辊故障振动特性监测,在工业带式输送机托辊故障监测方面具有应用前景。

关键词：仪器,测量与计量分布式光纤声波传感器带式输送机托辊故障监测

高精度自由空间光学时频基准传输技术研究进展

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激光与光电子学进展 2023年第3期60卷 125-133页

作者：于连栋朱家圣陆洋中国石油大学(华东)控制科学与工程学院山东青岛266555

自由空间时频基准传输是全球授时与同步、高速宽带通信、卫星编队飞行和空间物理参数监测等应用的关键技术,光钟技术的发展对光学时频基准传输精度提出了更高的要求。本文介绍了国内外自由空间光学时频基准传输技术的研究进展,重点介绍... 详细信息

自由空间时频基准传输是全球授时与同步、高速宽带通信、卫星编队飞行和空间物理参数监测等应用的关键技术,光钟技术的发展对光学时频基准传输精度提出了更高的要求。本文介绍了国内外自由空间光学时频基准传输技术的研究进展,重点介绍了不同研究机构基于光学频率梳开展的大气湍流相位噪声和空间噪声补偿方法,以满足高精度时间和频率基准的传输要求,最后对自由空间光学时频基准传输技术的应用进行了总结和展望。

关键词：仪器,测量与计量时频基准传输自由空间光学频率梳光学链路

摆镜在1.2 m望远镜激光测距接收系统中的应用分析

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激光与光电子学进展 2023年第17期60卷 185-190页

作者：李鹏飞翟东升李祝莲李语强中国科学院云南天文台云南昆明650216 中国科学院大学北京100049 中国科学院空间目标与碎片观测重点实验室江苏南京210023

在月球激光测距与空间目标白天激光测距中,强烈的背景噪声会大幅降低测距成功率,在云南天文台1.2 m望远镜激光测距系统的接收光路中加入可调视场光阑,通过改变视场光阑孔径大小来调整接收视场,可减少背景噪声。但受到速度光行差等因素... 详细信息

在月球激光测距与空间目标白天激光测距中,强烈的背景噪声会大幅降低测距成功率,在云南天文台1.2 m望远镜激光测距系统的接收光路中加入可调视场光阑,通过改变视场光阑孔径大小来调整接收视场,可减少背景噪声。但受到速度光行差等因素的影响,在接收视场减小到几个角秒时,回波会被光阑挡住无法通过,探测器接收不到回波信号。为解决这一问题,提出在视场光阑前加入二维偏转摆镜的方法,控制摆镜偏转使偏离的回波通过光阑中心被探测器正常接收。以高轨卫星和同步轨道卫星为目标,测量了回波信号偏离视场中心的角度值,并仿真分析了使用摆镜校正偏离角度值的效果。结果表明,该方法可以在小视场激光测距时快速高精度校正回波信号,可为满月时月球激光测距与空间目标白天激光测距提供支持。

关键词：仪器,测量与计量激光测距接收系统摆镜仿真分析

具有相位补偿的级联调制型相位延迟量精确检测方法

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激光与光电子学进展 2023年第1期60卷 162-167页

作者：张敏娟李春阳李晋华杨坤中北大学信息与通信工程学院山西太原030051 中北大学山西省光电信息与仪器工程技术研究中心山西太原030051

相位延迟量是偏振光学元件的一个重要指标,为了精准快速地测量偏振元件的相位延迟量,提出一种具有相位补偿的级联调制的偏振元件相位延迟量检测方法。该方法采用弹光调制器(PEM)和电光调制器(EOM)作为相位延迟量检测系统的级联调制元件... 详细信息

相位延迟量是偏振光学元件的一个重要指标,为了精准快速地测量偏振元件的相位延迟量,提出一种具有相位补偿的级联调制的偏振元件相位延迟量检测方法。该方法采用弹光调制器(PEM)和电光调制器(EOM)作为相位延迟量检测系统的级联调制元件,利用Soleil-Barbinet相位补偿器对样品进行光学补偿。基于数字锁相技术与现场可编程逻辑门阵列(FPGA)的片上可编程系统,检测光强极值点对应的Soleil-Barbinet相位补偿器的相位参数并进行数据处理,实现样品的相位延迟量检测。实验表明,利用该方法测量样品的相位延迟量的最大相对误差为0.857%,测量精度为99.143%,验证了将偏振调制法和补偿法相结合测量相位延迟量具有较高的精度,且降低了补偿器本身对测量误差的影响。

关键词：仪器,测量与计量相位延迟量弹光调制电光调制数字锁相技术 Soleil-Barbinet相位补偿器

基于优化控制点监测的Laplace变形曲面复现

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激光与光电子学进展 2022年第19期59卷 177-186页

作者：程晓波朱运东林雪竹刘馥宁殷礼鑫长春理工大学光电工程学院吉林长春130022 长春理工大学光电工程学院光电工程国家级实验教学示范中心吉林长春130022

针对装配过程中曲面变形检测工程强度大、处理过程繁琐等问题,提出一种基于优化控制点监测的Laplace曲面复现技术。首先,按照约束方式不同对构件进行模型简化,通过对简化模型挠曲线定性分析进行控制点点位布设和间距优化;其次,通过以质... 详细信息

针对装配过程中曲面变形检测工程强度大、处理过程繁琐等问题,提出一种基于优化控制点监测的Laplace曲面复现技术。首先,按照约束方式不同对构件进行模型简化,通过对简化模型挠曲线定性分析进行控制点点位布设和间距优化;其次,通过以质心为基准按长度等比例映射在源模型和现实变形构件之间建立关系,以确定源模型上对应的控制点坐标;在此基础上对曲面进行Laplace变形,以达到复现曲面能够切实反映真实变形构件的目的。通过实验从一般尺寸规则曲面推广到以机翼为代表的大尺寸复杂曲面,其重建精度93%可控制在0.1 mm以内,能切实反映构件实际变形,在实际应用中具有重要的工程指导意义。

关键词：仪器,测量与计量曲面复现 Laplace变形三角网格控制点优化选取偏差验证

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大型飞机装配中的高精度测量技术研究进展

激光与光电子学进展 2023年第3期60卷 42-59页

作者：张开富史越骆彬童长鑫潘婷乔木西北工业大学机电学院陕西西安710072

新一代飞机向着大型、重载、长寿等方向发展,对其装配质量、精度等提出更高的要求。装配中几何尺寸、物理损伤等的高精度测量是调控飞机装配工艺、保证装配指标的基础和关键,对飞机服役性能有着重要的影响。本文围绕新一代飞机结构尺寸... 详细信息

新一代飞机向着大型、重载、长寿等方向发展,对其装配质量、精度等提出更高的要求。装配中几何尺寸、物理损伤等的高精度测量是调控飞机装配工艺、保证装配指标的基础和关键,对飞机服役性能有着重要的影响。本文围绕新一代飞机结构尺寸大幅增加、承力结构复材化发展下的需求,论述了大型飞机装配中高精度测量技术的研究进展,具体从大空间点位高精度测量方法、大型结构外形高精度测量方法、复合材料结构装配缺陷高精度检测技术等方面对国内外理论研究和技术应用进行了梳理和总结,并指明相关技术的未来发展趋势和前景。

关键词：仪器,测量与计量高精度测量飞机装配大空间场构建装配外形测量缺陷检测