高精度激光追踪测量方法及实验研究 被引量：26

1

作者 陈洪芳 孙衍强 +2 位作者 王亚韦 石照耀 宋辉旭 《中国激光》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第1期160-167,共8页

为满足现代工业各领域对高精度、大测量范围、实时性测量的要求,提出一种高精度激光追踪测量方法,来实现对随动目标的精密追踪测量。基于四象限探测器的激光追踪测量系统可实时地测量入射激光光斑相对于四象限探测器中心的偏移量,利用... 为满足现代工业各领域对高精度、大测量范围、实时性测量的要求,提出一种高精度激光追踪测量方法,来实现对随动目标的精密追踪测量。基于四象限探测器的激光追踪测量系统可实时地测量入射激光光斑相对于四象限探测器中心的偏移量,利用响应速度快的伺服电机、可编程多轴运动控制器(PMAC)的运动控制卡构建闭环控制系统,实现高精度快速激光追踪测量。实验结果表明,所提出的高精度激光追踪测量方法实时性好、测量精度高;当在激光光斑距离四象限探测器中心±1000μm范围内追踪测量时,光斑偏移量误差为31.2μm,激光光斑返回四象限探测器中心的平均时间为0.259ms。 展开更多

关键词 测量 激光追踪测量 光斑偏移量 闭环控制 高精度测量

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基于激光追踪仪多站位测量的CMM空域坐标修正方法 被引量：16

2

作者 陈洪芳 郑博文 +3 位作者 石照耀 孙衍强 隆昌宇 杨再华 《中国激光》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第3期191-198,共8页

三坐标测量机(CMM)是坐标测量技术中高效率的精密测量系统,随着超精密加工技术的发展,对三坐标测量机测量精度的要求越来越高。考虑到三坐标测量机在测量过程中的弱刚体性状态,提出了一种基于激光追踪仪多站位测量的三坐标测量机空域坐... 三坐标测量机(CMM)是坐标测量技术中高效率的精密测量系统,随着超精密加工技术的发展,对三坐标测量机测量精度的要求越来越高。考虑到三坐标测量机在测量过程中的弱刚体性状态,提出了一种基于激光追踪仪多站位测量的三坐标测量机空域坐标修正方法。首先建立激光追踪仪多站位测量系统,然后利用激光追踪仪的高精度干涉测长值对被测空域内的三坐标测量机待测点坐标进行修正,最后利用三线性插值方法对三坐标测量机的被测空域坐标进行修正。仿真实验结果表明利用所提出的空域坐标修正方法得到的标准球直径标准差均值为0.098μm,小于三坐标测量机直接测量得到的标准差均值0.118μm,验证了所提出的方法可以有效提高三坐标测量机空域坐标精度。 展开更多

关键词 测量 三坐标测量机 激光追踪仪 多站位测量 坐标修正

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基于双曲正切函数的改进型永磁同步电机无感矢量控制系统 被引量：13

3

作者 张攀 石照耀 +3 位作者 林家春 于渤 孙衍强 丁宏钰 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第5期710-718,共9页

针对滑模观测器在永磁同步电机无位置传感器控制系统中存在的高频抖振、观测精度差等问题,本文提出了一种改进型滑模观测器无位置传感器控制方法。采用双曲正切函数代替传统开关函数,推导了基于双曲正切函数的滑模观测器转子位置估算算... 针对滑模观测器在永磁同步电机无位置传感器控制系统中存在的高频抖振、观测精度差等问题,本文提出了一种改进型滑模观测器无位置传感器控制方法。采用双曲正切函数代替传统开关函数,推导了基于双曲正切函数的滑模观测器转子位置估算算法,并使用李雅普诺夫稳定性分析方法对系统进行了稳定性分析,得到了进入滑模面的充分条件。使用卡尔曼滤波方法对得到的反电动势进行滤波处理,并通过锁相环估算转子的位置的方法提高了速度、位置观测精度。最后,通过Simulink平台搭建了改进型滑模观测器仿真模型并与开关函数、饱和函数做了对比分析。结果表明:相比传统滑模观测器,所提出的改进型滑模观测器启动过程更加平稳,并明显改善了稳态运行过程中的高频抖振现象。改进后的观测器具有更高的观测精度,更强的抗干扰能力及稳定性。 展开更多

关键词 永磁同步电机 滑模观测器 双曲正切函数 无感控制 卡尔曼滤波 矢量控制 抖振

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基于双波长法补偿空气折射率的激光追踪系统ZEMAX仿真方法 被引量：12

4

作者 陈洪芳 汤亮 +2 位作者 石照耀 宋辉旭 孙衍强 《中国激光》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第1期232-239,共8页

提出了一种基于双波长法补偿空气折射率的激光追踪测量系统的ZEMAX仿真分析方法。利用光学器件对偏振光的变换特性来建立系统的能量模型,建立了基于ZEMAX软件的光学系统模型,分析了光学系统中非理想的光学元件性能对干涉条纹对比度的影... 提出了一种基于双波长法补偿空气折射率的激光追踪测量系统的ZEMAX仿真分析方法。利用光学器件对偏振光的变换特性来建立系统的能量模型,建立了基于ZEMAX软件的光学系统模型,分析了光学系统中非理想的光学元件性能对干涉条纹对比度的影响。仿真分析结果表明,当光学系统分光部分、追踪部分和接收部分的分光镜的分光比分别为2…8、6…4和5…5时,条纹对比度达到0.99,光学系统的干涉效果最好。光学系统中的偏振分光镜在非理想条件下,对干涉信号的条纹对比度的影响较小。 展开更多

关键词 测量 空气折射率补偿 激光追踪仪 ZEMAX仿真 能量分析 高精度测量

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面向激光追踪测量系统二维回转轴系的误差分析及精度保证 被引量：10

5

作者 宋辉旭 石照耀 +1 位作者 陈洪芳 孙衍强 《中国激光》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第5期126-132,共7页

为实现对数控装备测量精度的快速检测,面向激光追踪测量系统设计了一套二维万向节式回转轴系。将高精度标准球作为反射单元固定安装在基座上,保证了激光追踪测量系统具有较大的跟踪角度,同时避免了轴系回转时的窜动和游动对测量结果的... 为实现对数控装备测量精度的快速检测,面向激光追踪测量系统设计了一套二维万向节式回转轴系。将高精度标准球作为反射单元固定安装在基座上,保证了激光追踪测量系统具有较大的跟踪角度,同时避免了轴系回转时的窜动和游动对测量结果的影响。分析了轴系结构中主要几何误差对激光追踪测量系统测量精度的影响,研究了轴系跳动误差与测量精度的关系,并简化了轴系跳动误差模型。实验结果表明,当轴系跳动误差在±5μm以内时,由该误差引起的激光追踪测量系统的测量误差不足0.1μm,保证了激光追踪测量系统具有消除跳动误差影响的能力。 展开更多

关键词 测量 万向节式回转轴系 标准球 几何误差 跳动误差 激光追踪测量

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齿轮三维测量中线激光传感器位姿标定方法 被引量：9

6

作者 石照耀 孙衍强 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第12期39-46,共8页

在齿轮三维测量中,传感器位姿标定的结果直接影响测量结果的准确性。本文提出了一种基于特征标准件的线激光传感器位姿标定方法,并设计了一款具有一定几何特征的标准件。该方法解耦了传感器与仪器之间的位姿关系,通过运动过程中传感器... 在齿轮三维测量中,传感器位姿标定的结果直接影响测量结果的准确性。本文提出了一种基于特征标准件的线激光传感器位姿标定方法,并设计了一款具有一定几何特征的标准件。该方法解耦了传感器与仪器之间的位姿关系,通过运动过程中传感器与标准件的几何关系计算传感器的三个姿态角并调整至标定零位,然后通过多次偏置求等区域均值的方法依次计算传感器3个位置量的偏置距离。在齿轮测量中心上进行验证实验,多次标定后被测齿轮的齿廓偏差动态测量重复性为3.94μm,评价标准差小于0.3μm,且评价结果与传统接触式测量结果的趋势一致。结果表明,基于特征标准件的线激光传感器位姿标定方法使得齿轮三维测量具有较好的测量重复性与准确性。 展开更多

关键词 齿轮测量 齿轮测量仪器 激光传感器 位姿标定 齿轮

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位置敏感探测器对激光追踪测量系统的影响 被引量：8

7

作者 陈洪芳 汤亮 +2 位作者 张爽 孙若水 孙衍强 《中国激光》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第11期100-109,共10页

提出了一种分析位置敏感探测器(PSD)对激光追踪测量系统性能影响的方法,分析了PSD的测量原理,建立了激光追踪测量系统中的PSD测量模型。利用Matlab/Simulink软件搭建了激光追踪测量系统的仿真模型,仿真分析了PSD的位移电压转换系数对激... 提出了一种分析位置敏感探测器(PSD)对激光追踪测量系统性能影响的方法,分析了PSD的测量原理,建立了激光追踪测量系统中的PSD测量模型。利用Matlab/Simulink软件搭建了激光追踪测量系统的仿真模型,仿真分析了PSD的位移电压转换系数对激光追踪测量系统性能的影响。仿真结果表明,当位移电压转换系数αp为1000 m/V时,PSD的响应时间较短,激光追踪测量系统动态响应的超调量低、稳定时间短、动态超调误差小。实验结果表明,αp越大,PSD光电转换电路输出的电压误差越大,对激光追踪测量系统性能的影响也越大。当αp=1000 m/V时,PSD光电转换电路输出电压的误差最低,稳定时间最短。 展开更多

关键词 测量与计量 激光追踪测量系统 位置敏感探测器 位移电压转换系数 跟踪性能

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基于Zemax仿真的激光追踪测量光学系统能量分析 被引量：8

8

作者 陈洪芳 汤亮 +2 位作者 孙衍强 石照耀 赵晓飞 《中国激光》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第7期177-184,共8页

为满足精密测量领域精度高、可靠性强、实时性好的测量要求,提出一种基于Zemax仿真的激光追踪测量光学系统能量分析方法。根据激光追踪测量光学系统原理,建立激光追踪测量光学系统能量模型,利用Zemax仿真分析非理想光学元件对光学系统... 为满足精密测量领域精度高、可靠性强、实时性好的测量要求,提出一种基于Zemax仿真的激光追踪测量光学系统能量分析方法。根据激光追踪测量光学系统原理,建立激光追踪测量光学系统能量模型,利用Zemax仿真分析非理想光学元件对光学系统能量的影响。仿真结果表明,干涉分光镜的分光比为5…5且追踪分光镜的分光比为7…3时,四路干涉信号能量接近,条纹对比度达到0.89,干涉效果最好。偏振分光镜反射率在非理想条件下,四路干涉信号的条纹对比度会下降。偏振分光镜透射率在非理想条件下不影响四路干涉信号的条纹对比度。该研究对激光追踪测量系统的精度提升、可靠性评估、光学系统设计和光学元件选择具有指导意义。 展开更多

关键词 测量 激光追踪测量 Zemax仿真 能量分析 高精度测量

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齿轮线激光三维测量仪的研制

9

作者 石照耀 李美川 +1 位作者 孙衍强 于渤 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期95-103,共9页

快速获取齿轮全部齿面的三维误差信息,是表征复杂齿面质量的关键和前提。本文基于激光三角测量原理,建立了齿轮线激光三维测量模型,研制出齿轮线激光三维测量仪,可用于生产现场快速获取被测齿轮的三维齿面误差信息并进行质量评定。仪器... 快速获取齿轮全部齿面的三维误差信息,是表征复杂齿面质量的关键和前提。本文基于激光三角测量原理,建立了齿轮线激光三维测量模型,研制出齿轮线激光三维测量仪,可用于生产现场快速获取被测齿轮的三维齿面误差信息并进行质量评定。仪器采用立式结构,主要由基座、精密主轴、圆光栅传感器、控制系统、软件系统等部分组成。精密主轴采用密珠轴系实现高精度回转,保证了被测齿轮的高精度定位与回转。在精密主轴周向布置两个高精度线激光传感器,并根据被测齿轮参数调整其位姿状态;圆光栅实时获取精密主轴的回转角度,并触发采集器实时采集并记录被测齿轮左右齿面的几何信息。开发了齿轮线激光三维测量与评价软件,可实现齿轮齿廓偏差、齿距偏差、拓扑偏差等项目的测量与评定,能够满足5级精度齿轮的检测要求。 展开更多

关键词 齿轮 齿轮测量 齿轮测量仪器 线激光传感器 线激光测量

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齿轮法向啮合齿廓及其测量 被引量：1

10

作者 石照耀 孙衍强 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第3期8-15,共8页

法向啮合齿廓是齿轮齿面上能反映齿轮的加工与传动质量的一条工程意义独特的曲线,在齿轮滚齿、蜗杆砂轮磨齿等展成法加工中,是齿面加工的形成曲线,在渐开螺旋齿轮传动中,是齿轮传动的工作曲线。然而,现有的齿轮测量仪器并没有法向啮合... 法向啮合齿廓是齿轮齿面上能反映齿轮的加工与传动质量的一条工程意义独特的曲线,在齿轮滚齿、蜗杆砂轮磨齿等展成法加工中,是齿面加工的形成曲线,在渐开螺旋齿轮传动中,是齿轮传动的工作曲线。然而,现有的齿轮测量仪器并没有法向啮合齿廓的测量功能。结合法向啮合齿廓的形成原理,给出了其理论模型,基于现有齿轮测量中心,提出了法向啮合齿廓偏差测量的四坐标测量法和三坐标测量法。测量实践表明,采用现有的齿轮测量仪器,能方便的实现法向啮合齿廓偏差测量与评定,四坐标法测得的法向啮合齿廓形状偏差、倾斜偏差和总偏差与三坐标法的测量结果相比分别相差0.2、1.3、0.6μm。与渐开线和螺旋线相比较,法向啮合齿廓具有综合性、统一性和唯一性,通过对渐开线偏差和螺旋线偏差的相互补偿,可优化对法向啮合齿廓的控制,有效降低对渐开线和螺旋线的精度要求。 展开更多

关键词 法向啮合齿廓 齿轮测量 齿轮偏差 齿轮

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基于ESO-CPC的激光追踪测量系统电机仿真方法 被引量：4

11

作者 孙衍强 陈洪芳 +3 位作者 石照耀 宋辉旭 李长亮 孙若水 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第2期235-242,共8页

针对常规的PID方法控制电机已不能满足激光追踪测量系统中高精密测量要求的问题,本文结合永磁同步电机的数学模型和激光追踪测量系统的电流控制方法,建立了基于扩张状态观测器电流预测控制算法模型,并运用Matlab/Simulink软件进行仿真... 针对常规的PID方法控制电机已不能满足激光追踪测量系统中高精密测量要求的问题,本文结合永磁同步电机的数学模型和激光追踪测量系统的电流控制方法,建立了基于扩张状态观测器电流预测控制算法模型,并运用Matlab/Simulink软件进行仿真分析。仿真结果表明:激光追踪测量系统电机控制模型的有效性,避免了由模型误差和不确定性干扰的影响和电机的内外扰动,能够有效地减小激光追踪控制系统电流环扰动和转矩波动,并且激光追踪测量系统表现出较好的动态响应特性和速度控制特性;对提高系统稳态跟踪精度、增强系统鲁棒性有重要的现实意义。 展开更多

关键词 激光追踪测量 电流预测控制 扩张状态观测器 电机控制 电机建模 控制算法 永磁同步电机 SIMULINK仿真

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齿轮特征线统一模型及在齿轮三维误差评定中的应用 被引量：3

12

作者 石照耀 赵保亚 +1 位作者 于渤 孙衍强 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第24期1-9,共9页

表征渐开螺旋齿轮的特征线有多种,广为熟知的是几何意义明确的渐开线和螺旋线。其实齿面上还有法向啮合齿形、接触线等工程价值突出的其他特征线。但特征线增多带来了两个问题,一是复杂的特征线方程彼此不关联,数学上缺乏统一性;二是除... 表征渐开螺旋齿轮的特征线有多种,广为熟知的是几何意义明确的渐开线和螺旋线。其实齿面上还有法向啮合齿形、接触线等工程价值突出的其他特征线。但特征线增多带来了两个问题,一是复杂的特征线方程彼此不关联,数学上缺乏统一性;二是除了渐开线和螺旋线,其他特征线没有测量手段,缺乏可测性。据渐开线齿轮传动的特点,将齿面特征线映射到啮合平面里,发现齿面上各条特征线在啮合平面里都有各自对应的二维直线,以此建立直线模型统一表达了齿面各种特征线;基于齿轮三维误差测量数据和特征线统一模型,提出了各种特征线偏差的提取方法,应用于测量实践,通过与通用齿轮仪器测量的渐开线偏差和螺旋线偏差作比对,证明了特征线统一模型及特征线偏差提取方法的有效性和实用性,解决了齿面复杂特征线的可测性问题。同时,齿轮特征线统一模型在齿轮工艺误差溯源、传动性能预报等方面也有重要应用价值。 展开更多

关键词 齿轮 齿轮特征线 齿轮误差 齿轮测量 齿轮三维误差表征

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线结构光传感器测量特性的测试分析 被引量：2

13

作者 刘艺 孙衍强 +1 位作者 石照耀 于渤 《机电工程》 CAS 北大核心 2022年第12期1740-1746,共7页

为了揭示线结构光传感器在各种因素影响下的测量特性,以线结构光传感器为测试对象,设计了一种测试平台,研究传感器的内部因素和外部因素对线结构光传感器测量特性的影响规律。首先,根据线结构光传感器的工作原理,分析了影响其测量特性... 为了揭示线结构光传感器在各种因素影响下的测量特性,以线结构光传感器为测试对象,设计了一种测试平台,研究传感器的内部因素和外部因素对线结构光传感器测量特性的影响规律。首先,根据线结构光传感器的工作原理,分析了影响其测量特性的因素,确定了测试项目;然后,根据测试需求,构建了线结构光传感器的测试平台;最后,使用两款不同厂家的传感器进行了测试,在测试平台上针对两款传感器的内部因素(内部温度、测量区域位置、曝光时间)和外部因素(测量物体性质、环境光强)进行了测试,通过分析获得了不同因素对线结构光传感器测量特性的影响情况。研究结果表明:线结构光传感器的测量结果与内部温度变化呈正相关趋势,开机至达到稳定状态需要约1 h;传感器测量区域不同位置的稳定性存在差异,X方向上中间区域稳定性优于两端;曝光时间决定了测量结果的稳定性和可靠性;线结构光传感器无法稳定测量强透光性物体;环境光强对测量结果的影响可忽略不计。 展开更多

关键词 光学计量仪器 线结构光测量技术 内部温度 测量区域位置 曝光时间 测量物体性质 环境光强

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锥齿轮三维测量的相对法评定

14

作者 吕青 孙衍强 《工具技术》 北大核心 2023年第5期137-140,共4页

锥齿轮的齿面质量评定是锥齿轮检测中的重要一环。目前评定方式依赖于锥齿轮的齿面数学模型,该模型不仅受锥齿轮设计参数的影响,同时与机床调整参数相关。在实际锥齿轮的质量评定中,常存在工艺参数难以获取的问题,针对此问题采用相对化... 锥齿轮的齿面质量评定是锥齿轮检测中的重要一环。目前评定方式依赖于锥齿轮的齿面数学模型,该模型不仅受锥齿轮设计参数的影响,同时与机床调整参数相关。在实际锥齿轮的质量评定中,常存在工艺参数难以获取的问题,针对此问题采用相对化评定方法展开研究。选取同批次质量较高的一个工件齿轮作为基准齿轮,以基准齿轮齿面作为基准齿面。通过光学测量方法获取锥齿轮三维齿面信息,并与基准齿面进行比较,进而得到相对于基准齿面的法向偏差和齿面评定结果。该方法不仅避免了复杂的数学建模,在评定齿轮质量的同时也反映了锥齿轮生产工艺的稳定性。 展开更多

关键词 锥齿轮 拓扑误差 相对法评定

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金属卤化物灯快启控制器研究 被引量：1

15

作者 孙衍强 姚加飞 《灯与照明》 2006年第2期39-41,52,共4页

根据金属卤化物灯的启动特性,通过对金属卤化物灯的温度、压力、击穿电压的研究,分析了金属卤化物灯温升的不同阶段击穿电压与时间的关系,提出了一种采用脉冲变压器的快速启动方式,既能保证冷灯可靠启动,同时又满足了热灯快速启动的要求。

关键词 金属卤化物灯 快启控制器 冷启动 热启动

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点激光扫描齿轮测量中齿圈径向跳动计算方法

16

作者 尹欣 孙衍强 石照耀 《工具技术》 北大核心 2022年第12期135-140,共6页

径向跳动是表征齿轮精度的一个常用指标,传统获取方法包括采用径跳仪直接测量和基于齿轮测量中心的间接计算。采用点激光全圆周扫描齿轮,用两种方法计算出齿圈径向跳动:一是虚拟测球滚动接触方法,通过迭代优化测球运动路径,实现测球在... 径向跳动是表征齿轮精度的一个常用指标,传统获取方法包括采用径跳仪直接测量和基于齿轮测量中心的间接计算。采用点激光全圆周扫描齿轮,用两种方法计算出齿圈径向跳动:一是虚拟测球滚动接触方法,通过迭代优化测球运动路径,实现测球在齿廓固定位置的相切定位,计算得到齿圈径向跳动偏差;二是齿面间接计算方法,通过齿廓渐开线定向偏移,计算确定偏移渐开线的交点位置并得到齿圈径向跳动偏差。在齿轮测量中心上进行测量实验,结果表明,采用以上两种方法得到的齿圈径向跳动偏差结果与齿轮测量中心的测量结果分别相差0.3μm和0.7μm;本文研究的齿圈径向跳动计算方法具有较好的测量精度,与传统测量方法相比具有较好的一致性。 展开更多

关键词 齿轮测量 点激光 径向跳动 齿轮

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林业资源管理存在的问题及解决措施

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作者 孙衍强 《河南农业》 2019年第23期39-39,共1页

林业对人类发展有着极其重要的意义。因为林业不仅可以给人们带来经济效益,而且可以在很大程度上维系生态平衡,所以采用合理的模式来实施林业管理是非常重要的。但是,目前我国林业管理方面还存在很多问题,这些问题不仅阻碍了林业的发展... 林业对人类发展有着极其重要的意义。因为林业不仅可以给人们带来经济效益,而且可以在很大程度上维系生态平衡,所以采用合理的模式来实施林业管理是非常重要的。但是,目前我国林业管理方面还存在很多问题,这些问题不仅阻碍了林业的发展,而且破坏了生态系统。基于此,本文主要对林业资源管理中存在的问题进行深入分析,并提出解决措施。 展开更多

关键词 林业资源 管理问题 解决措施

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