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基于双读数头的转台定位误差分离方法研究
1
作者 常仁威 朱维斌 +3 位作者 朱进 黄垚 邹伟 薛梓 《传感技术学报》 北大核心 2025年第9期1559-1563,共5页
转台是角度测量的重要部件,而误差分离是保障其精度的关键环节。针对传统定位误差分离方法中依赖读数头过多、系统成本过高等问题,在分析转台定位误差特性的基础上,提出一种利用转台自身信号,使用双读头完成定位误差分离的方法。根据传... 转台是角度测量的重要部件,而误差分离是保障其精度的关键环节。针对传统定位误差分离方法中依赖读数头过多、系统成本过高等问题,在分析转台定位误差特性的基础上,提出一种利用转台自身信号,使用双读头完成定位误差分离的方法。根据传递函数的性质,重点说明了读数头安装角间隔与可有效分离谐波阶次间的关系,建立了一套读数头角间隔的选取原则。搭建实验平台,验证了双读数头误差分离方法的准确性,证明了读数头角间隔选取优化的有效性。 展开更多
关键词 转台 双读数头 定位误差 误差分离
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提高谐波残差阶次的圆光栅自标定方法
2
作者 池烽 纪鹏宇 +1 位作者 姜博文 黄银国 《仪器仪表学报》 北大核心 2025年第7期214-224,共11页
圆光栅是实现超高精度全圆周角度测量的重要工具,在微纳加工、瞄准定位和计量科学等领域起着重要作用。圆光栅自标定技术通过布置读数头,并采用特定的数据处理方法分离系统误差,克服了测量量程小和缺乏更高参考基准的问题,从而实现自标... 圆光栅是实现超高精度全圆周角度测量的重要工具,在微纳加工、瞄准定位和计量科学等领域起着重要作用。圆光栅自标定技术通过布置读数头,并采用特定的数据处理方法分离系统误差,克服了测量量程小和缺乏更高参考基准的问题,从而实现自标定。为了提高圆光栅角度测量精度,降低圆光栅自标定中谐波抑制的影响,故提出一种含素数夹角的多读数头自标定方法,以提高谐波残差阶次。基于传递函数法的自标定原理,研究了残差阶次与读数头夹角的定量关系,建立了残差阶次为360整数倍的多读数头布局夹角计算公式。利用该公式计算得到六读数头布局夹角,计算结果表明:对于360点采样的数据,对比实验的布局1残差为0.8″,残差阶次是6的整数倍;布局2残差为0.2″,残差阶次是40的整数倍;该方法得到的本文布局残差为3×10^(-13)″,残差阶次为360的整数倍。通过搭建六读数头自标定实验,使用本文方法消除94.37%的圆光栅测角系统的误差,实现了圆光栅测角系统的全圆周标定,且重复性良好,验证了在实际应用中的有效性。本标定方法极大提高了圆光栅自标定中谐波残差的阶次,对减小测角谐波误差有一定的参考价值,为超高精度角位移传感器的实现提供支撑。 展开更多
关键词 圆光栅 自标定 布局方法 谐波残差
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一种动态测角仪瞄准误差抑制方法研究
3
作者 杨世栋 朱维斌 +2 位作者 黄垚 朱进 薛梓 《光电工程》 CSCD 北大核心 2024年第12期27-34,共8页
本文针对动态测角仪精度容易受瞄准过程中光强稳定性影响的问题,开展动态瞄准误差抑制方法研究。在建立高斯光斑光强分布模型的基础上,分析动态瞄准误差的产生机理,证明了基于横向光电效应的动态瞄准误差抑制方法原理;搭建动态瞄准系统... 本文针对动态测角仪精度容易受瞄准过程中光强稳定性影响的问题,开展动态瞄准误差抑制方法研究。在建立高斯光斑光强分布模型的基础上,分析动态瞄准误差的产生机理,证明了基于横向光电效应的动态瞄准误差抑制方法原理;搭建动态瞄准系统,分别对本文提出方法的瞄准重复性、瞄准精度进行实验验证,实验结果表明瞄准重复性为0.19″,瞄准精度为0.15″,相比较于光强阈值瞄准方法,瞄准误差降低了66%;开展角度块动态测量实验,将本文提出的动态瞄准方法应用于动态测角系统,实验结果证明系统精度能够满足1级角度块的校准需求。 展开更多
关键词 动态测角仪 瞄准误差 高斯光斑 横向光电效应
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提高CCD激光自准直测角精度的硬件方法 被引量：28
4
作者 史亚莉 高云国 +1 位作者 张磊 邓伟杰 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第4期726-732,共7页
设计了一个CCD激光自准直测角系统。为提高系统的测量精度,对系统中的硬件参数进行了研究,包括小孔光阑的直径、CCD的积分时间、会聚镜头的焦距值、采集卡的亮度和对比度参数等。分别对各硬件参数进行分析,得出优化值并对系统进行了改... 设计了一个CCD激光自准直测角系统。为提高系统的测量精度,对系统中的硬件参数进行了研究,包括小孔光阑的直径、CCD的积分时间、会聚镜头的焦距值、采集卡的亮度和对比度参数等。分别对各硬件参数进行分析,得出优化值并对系统进行了改进。对改进前后的系统进行对比实验,实验结果表明:改进后系统的测角误差由原来的5.0″提高到了1.0″,处理一帧图像的平均时间为0.417 s,满足实际要求。对CCD激光自准直测角系统中的硬件参数进行优化,可有效改善图像质量,提高系统的测量精度。 展开更多
关键词 电荷耦合器件 激光自准直仪 角度测量 硬件参数 图像质量 精度
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基于谐波修正法的高精度时栅位移传感器 被引量：29
5
作者 彭东林 刘小康 +1 位作者 张兴红 陈锡候 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第1期31-33,共3页
在时栅位移传感器的研制开发过程中,为了用低精度的机械加工实现高精度的测量,提出了一种对传感器误差进行修正和补偿的方法——谐波修正法。该方法和FFT方法不同之处在于:它不是用于对测量结果事后的分析,而是用于传感器设计之前和制... 在时栅位移传感器的研制开发过程中,为了用低精度的机械加工实现高精度的测量,提出了一种对传感器误差进行修正和补偿的方法——谐波修正法。该方法和FFT方法不同之处在于:它不是用于对测量结果事后的分析,而是用于传感器设计之前和制造之中。实践证明,此方法使用后使传感器精度得以大幅度提高,具有广泛的应用前景。 展开更多
关键词 谐波 修正 时栅 位移传感器
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角度测量的光学方法 被引量：61
6
作者 浦昭邦 陶卫 张琢 《光学技术》 CAS CSCD 2002年第2期168-171,共4页
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... 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 。 展开更多
关键词 角度测量 光学方法 转角 整周 圆光栅 激光干涉
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一种新型大中心孔绝对式磁编码器 被引量：15
7
作者 邹添 倪风雷 +2 位作者 李斐然 刘宏 朱映远 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第7期1532-1538,共7页
为测量机器人关节端角度和电机端位置,研制一种基于霍尔原理的新型绝对式磁编码器,采用大中心孔结构,具有大的中心孔、体积小、结构紧凑、分辨率高、绝对式位置测量等特点。传感器由转子和定子组成,转子的磁码盘包括主码道和游标码道,... 为测量机器人关节端角度和电机端位置,研制一种基于霍尔原理的新型绝对式磁编码器,采用大中心孔结构,具有大的中心孔、体积小、结构紧凑、分辨率高、绝对式位置测量等特点。传感器由转子和定子组成,转子的磁码盘包括主码道和游标码道,定子由霍尔敏感芯片和信号调理电路板组成;根据游标计算原理,得到了传感器绝对角度的计算方法。通过仿真软件分析了转子的磁场分布和模态;为进一步提高磁编码器的输出精度,提出一种基于遗传优化算法的误差补偿模型,搭建了传感器的标定平台,实验结果表明传感器绝对定位精度可以达到0.2°,经过模型补偿后可以达到0.036°,满足机器人关节及伺服系统设计要求。 展开更多
关键词 绝对位置传感器 磁编码器 大中心孔结构 游标测量原理
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时栅的波动方程分析与行波形成新方法 被引量：16
8
作者 彭东林 陈锡侯 +1 位作者 朱革 万文略 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第11期39-43,48,共6页
分析时栅位移传感器运动坐标系的产生机理。为了简化时栅结构使之更易于产品化,在分析其波动方程的基础上,明确磁行波和电行波的联系与区别,进而提出一种新的行波形成方法以及相应的机械结构,从而构成一种新形式的时栅传感器。初步的试... 分析时栅位移传感器运动坐标系的产生机理。为了简化时栅结构使之更易于产品化,在分析其波动方程的基础上,明确磁行波和电行波的联系与区别,进而提出一种新的行波形成方法以及相应的机械结构,从而构成一种新形式的时栅传感器。初步的试验结果表明,传感器产生出正确的电信号,证明此方法是可行的。至此摆脱了采用传统模式的运动磁场产生方法,加工工艺大大简化。 展开更多
关键词 时栅 波动方程 驻波 行波
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基于偏振光的精密角度测量及传递技术 被引量：26
9
作者 吴易明 高立民 陈良益 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2008年第3期525-529,共5页
调制偏振光可作为方位信息的载体,实现方位角度信息沿角度矢量方向传递和精密测量,在精密计量、航空航天、军事、生物医药等领域具有广泛的应用前景。基于调制偏振光用于方位信息传递技术的实现原理,深入分析了磁旋光玻璃对传递和测量... 调制偏振光可作为方位信息的载体,实现方位角度信息沿角度矢量方向传递和精密测量,在精密计量、航空航天、军事、生物医药等领域具有广泛的应用前景。基于调制偏振光用于方位信息传递技术的实现原理,深入分析了磁旋光玻璃对传递和测量精度影响的作用机理,实现了优于1″的传递精度。介绍了利用调制偏振光进行三维方位信息传递以及精密角度测量系统的实现方案,并对主要的技术问题给出理论分析结果。 展开更多
关键词 偏振光 磁光调制 磁旋光 方位测角
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一种无机械连接的方位测量同步系统 被引量：17
10
作者 申小军 马彩文 董晓娜 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2001年第7期892-896,共5页
介绍了一种基于偏振和磁致旋光原理的方位测量同步系统 ,该系统可用于实现两台无机械连接的仪器间高精度方位失调角测量或方位同步 ,工作距离可达 3～ 1 0 m ,工作范围达± 90°,同步标准偏差小于 3角秒 ,响应时间最大为 40 s.... 介绍了一种基于偏振和磁致旋光原理的方位测量同步系统 ,该系统可用于实现两台无机械连接的仪器间高精度方位失调角测量或方位同步 ,工作距离可达 3～ 1 0 m ,工作范围达± 90°,同步标准偏差小于 3角秒 ,响应时间最大为 40 s.另外 。 展开更多
关键词 方位失调角 偏振 磁光调制 取样积分 方位测量同步系统 环境适应性
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无机械连接方位角测量系统中磁光调制的温度适应性研究 被引量：13
11
作者 郑宏志 马彩文 +3 位作者 吴易明 高立民 于中权 卓越 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第5期638-640,共3页
在无机械连接的方位角测量系统的研制中 ,通过对磁光材料的特性及磁旋光温漂的成因分析 ,采用直接读出解调和方位随动测角的方法 ,有效的降低了由Verdet常数变化引起的磁旋光漂移导致的方位失调角变化 使得系统可以在无需补偿和预热的... 在无机械连接的方位角测量系统的研制中 ,通过对磁光材料的特性及磁旋光温漂的成因分析 ,采用直接读出解调和方位随动测角的方法 ,有效的降低了由Verdet常数变化引起的磁旋光漂移导致的方位失调角变化 使得系统可以在无需补偿和预热的情况下实时测量 ,方位测角精度 3δ小于 5″ 展开更多
关键词 磁旋光漂移 磁光调制 方位测角
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圆感应同步器系统误差的动态提取与补偿 被引量：8
12
作者 袁辉 刘朝晖 +2 位作者 李治国 崔凯 谢友金 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第3期794-802,共9页
由于采用圆感应同步器的光电转台系统的精度取决于圆感应同步器的角位置测量精度,故对圆感应同步器的系统误差进行了研究。分析了圆感应同步器系统误差的产生机理;使用相关的实验装置对圆感应同步器的系统误差进行了动态的定量测量;最后... 由于采用圆感应同步器的光电转台系统的精度取决于圆感应同步器的角位置测量精度,故对圆感应同步器的系统误差进行了研究。分析了圆感应同步器系统误差的产生机理;使用相关的实验装置对圆感应同步器的系统误差进行了动态的定量测量;最后,结合数据处理和误差机理,确立了圆感应同步器的动态误差模型,并结合误差模型对圆感应同步器的输出信号进行补偿。对补偿方法进行了实验验证,结果显示:实验中使用的720极12位圆感应同步器的动态角度测量精度由补偿前的11.25″提高到了1.17″,角速度估计精度由修正前的0.72(°)/s提高到了0.09(°)/s。这些结果表明提出的动态误差补偿方法能够显著提高圆感应同步器的动态测量精度,满足光电转台指向控制系统的精度要求。 展开更多
关键词 圆感应同步器 角位置误差 角速度 系统误差
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计量圆光栅动态精度的检测技术 被引量：11
13
作者 费斌 徐文雄 +1 位作者 蒋庄德 范裕健 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1996年第5期525-529,共5页
本文探讨了计量圆光栅的精度检测问题，提出了一种新的动态检测方法。它不同于目前普遍采用的标准多面棱体静态检测法，后者只能得到圆光栅静止于圆周内若干等分位置的静态误差，而前者采用频谱分析方法、借助计算机处理，实现对圆光栅... 本文探讨了计量圆光栅的精度检测问题，提出了一种新的动态检测方法。它不同于目前普遍采用的标准多面棱体静态检测法，后者只能得到圆光栅静止于圆周内若干等分位置的静态误差，而前者采用频谱分析方法、借助计算机处理，实现对圆光栅动态地、连续测量，最终得到其误差函数Ｒ（θ）。本方法采用软件修正技术剔除安装偏心等系统误差，硬件系统使用了高精度的脉冲计数电路，使得检测系统的精度大为提高，并且排除了测量过程中，环境或人为因素对检测精度的影响。本文对这种光栅动态检测技术的原理及应用进行了研究。 展开更多
关键词 圆光栅 精度 检测 测角度仪器 计量圆光栅
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基于双相机的计算机视觉坐标测量系统 被引量：12
14
作者 彭凯 刘丽冰 刘书桂 《光电工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第7期95-98,共4页
为了解决单相机坐标测量模型中轴向定位重复性差的问题,研究正交双相机视觉坐标测量系统;系统由一支特制光靶标、两台正交放置的CCD摄像机和一台电脑组成。在单相机测量模型的基础上引入冗余算法,使得两个正交单相机系统相互补偿对方轴... 为了解决单相机坐标测量模型中轴向定位重复性差的问题,研究正交双相机视觉坐标测量系统;系统由一支特制光靶标、两台正交放置的CCD摄像机和一台电脑组成。在单相机测量模型的基础上引入冗余算法,使得两个正交单相机系统相互补偿对方轴向测量误差,从而实现高精度的空间三维坐标测量;实验采用最简的共线三点测头模式搭建测试装置,在测量距离1500mm处各个方向分辨率优于0.2mm,与坐标测量机移动对比测量精度达到±0.15mm。 展开更多
关键词 计算机视觉 现场测量 坐标测量机 测头 精度
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角度误差影响运动角锥棱镜反射特性的理论分析 被引量：7
15
作者 欧家鸣 王瑞丽 +2 位作者 符德军 李岩 张书练 《激光杂志》 CAS CSCD 北大核心 2001年第1期12-14,共3页
角度误差对运动角锥棱镜反射特性有何影响 ,国内未见报导。本文根据矩阵光学理论证明了 ,角度制造误差将引起运动角锥棱镜反射光束空间方位的随机改变 ,但其改变属于高阶小量。这个结论对于将角锥棱镜作为He -Ne激光频率分裂位移传感器... 角度误差对运动角锥棱镜反射特性有何影响 ,国内未见报导。本文根据矩阵光学理论证明了 ,角度制造误差将引起运动角锥棱镜反射光束空间方位的随机改变 ,但其改变属于高阶小量。这个结论对于将角锥棱镜作为He -Ne激光频率分裂位移传感器动镜使用 。 展开更多
关键词 角锥棱镜 角度误差 动态反射特性 矩阵光学
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方波调制消除Wollaston棱镜非线性系数对空间测角的影响 被引量：5
16
作者 陆卫国 吴易明 +2 位作者 高立民 李春艳 肖茂森 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2014年第7期2198-2203,共6页
建立了一种基于Wollaston棱镜偏振分束的空间测角模型。对于Wollaston棱镜出射光强对系统测角精度带来的影响做了简要的理论分析和仿真,仿真结果表明出射光强偏离马吕斯定律,出现了一定的非线性偏差,且Wollaston棱镜的非线性偏差对空间... 建立了一种基于Wollaston棱镜偏振分束的空间测角模型。对于Wollaston棱镜出射光强对系统测角精度带来的影响做了简要的理论分析和仿真,仿真结果表明出射光强偏离马吕斯定律,出现了一定的非线性偏差,且Wollaston棱镜的非线性偏差对空间测角装置的测角精度影响很大,降低了装置的实用价值。提出了一种采用方波磁光调制提高测角精度的方法,该方法有效消除了Wollaston棱镜的非线性系数、磁光玻璃的调制度波动、电路增益差异及光强波动的影响,且该方法相对正弦磁光调制方法更容易实现。最后通过相关的对比实验,采用该方法系统在-8°^+8°范围内能够达到15″的测角精度。 展开更多
关键词 空间测角 WOLLASTON棱镜 非线性系数 方波调制
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塔式太阳能热发电站定日镜面形检测专用仪器的研制 被引量：7
17
作者 许文斌 卢振武 +1 位作者 张红鑫 刘华 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第7期1390-1394,共5页
对于塔式太阳能热发电系统的定日镜,其反射面法线倾角的精度是影响定日镜工作效率的主要光学因素,因此法线倾角也是面形检测的指标。据此,我们提出用基于激光束偏转法的定日镜单元面形检测方法和定日镜主镜安装误差在线检测的方法,研制... 对于塔式太阳能热发电系统的定日镜,其反射面法线倾角的精度是影响定日镜工作效率的主要光学因素,因此法线倾角也是面形检测的指标。据此,我们提出用基于激光束偏转法的定日镜单元面形检测方法和定日镜主镜安装误差在线检测的方法,研制了相应的检测设备和软件。检测了位于北京的1MWe太阳能塔式热发电示范电站的由55块1.8182m^2(六边形反射镜)定日镜单元组成的100m^2主镜,检测精度优于0.1m·rad。 展开更多
关键词 定日镜 倾角检测 激光束偏转
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基于面阵探测器的绝对轴角编码器的细分技术 被引量：8
18
作者 王英男 袁波 倪旭翔 《浙江大学学报（工学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第2期370-374,共5页
为了解决码盘尺寸和分辨率之间的矛盾,提出一种基于面阵探测器的绝对式轴角编码及细分技术。该细分技术能够在不改变码盘现有编码方式的基础上提高编码器的分辨率,并且有利于码盘的安装和调节.码盘经过准直光束照明之后经过成像物镜放大... 为了解决码盘尺寸和分辨率之间的矛盾,提出一种基于面阵探测器的绝对式轴角编码及细分技术。该细分技术能够在不改变码盘现有编码方式的基础上提高编码器的分辨率,并且有利于码盘的安装和调节.码盘经过准直光束照明之后经过成像物镜放大,经光学放大后的码盘图像被面阵光电探测器接收,然后分别利用图像处理技术读取粗码和利用探测器像素的空间均匀性进行细分,得到由粗码和精码共同构成的角度信息.根据编码原理组建编码器系统并通过实验验证该细分技术的可行性.此外,对影响角度测量准确度的一些因素也进行了分析,分析表明,光照和对焦是2个影响测量的主要因素.实验中,系统可以将角分辨率由13位提高到18位. 展开更多
关键词 绝对式轴角编码器 成像式 图像处理 细分
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高精度双光束干涉指零仪的研制 被引量：3
19
作者 黄云 黄海乐 +1 位作者 刘贱平 龙兴武 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2012年第9期2498-2502,共5页
在激光陀螺动态测角过程中,瞄准并建立一个可靠的零点是比较关键的问题。利用双光束干涉原理设计了指零仪的光路,描述了其瞄准原理和电路组成,分析了研制过程中应该注意的问题。利用高精度速率偏频激光陀螺的输出脉冲对指零仪进行了稳... 在激光陀螺动态测角过程中,瞄准并建立一个可靠的零点是比较关键的问题。利用双光束干涉原理设计了指零仪的光路,描述了其瞄准原理和电路组成,分析了研制过程中应该注意的问题。利用高精度速率偏频激光陀螺的输出脉冲对指零仪进行了稳定性和重复性的实验,在转速为144(°)/s时指零仪的指零精度优于±0.1″,指零重复精度优于±0.05″。结果证明,所研制的指零仪具有很高的指零精度和良好的动态响应能力,验证了设计的合理性和可行性,为高精度激光陀螺测角仪的研制奠定了良好的基础。 展开更多
关键词 角度测量 激光陀螺 双光束干涉 指零仪 道威棱镜
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高分辨率差线栅位移传感器研究 被引量：4
20
作者 彭东林 谭为民 +1 位作者 刘小康 张兴红 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第12期105-109,共5页
对提出的差线栅位移传感器进行了介绍,其发明思想来源于游标卡尺的细分原理。它利用相对运动的两套标尺刻线数之差,在相同刻线条件下,在栅线之间形成了更多的物理量变化特点,得到更多的原始脉冲信号,等效于脉冲倍频或插值,达到提高分辨... 对提出的差线栅位移传感器进行了介绍,其发明思想来源于游标卡尺的细分原理。它利用相对运动的两套标尺刻线数之差,在相同刻线条件下,在栅线之间形成了更多的物理量变化特点,得到更多的原始脉冲信号,等效于脉冲倍频或插值,达到提高分辨率的目的。介绍了这种传感器的设计思想、工作原理、波形分析、精度分析和样机试验效果等。传统的栅线刻制时只要求均匀,而研究结果证明,差线栅刻线的粗细、稀密,差线数大小将直接影响信号的多少、大小、波形和精度,因此将对传统的栅式位移传感器技术产生重要影响。 展开更多
关键词 差线栅 位移传感器 试验效果
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