基于平晶的非线性激光扫描直径测量系统.pdf

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1、第25卷第1期传感技术学报Vol_25N0．12012年1月CHINESEJOURNALOFSENSORSANDACTUATORSJan．2012Non-LinearLaserScanningSystemforDiameterMeasurementBasedonFlat-CrystalWANGYi，RENYongjie，YANGLinghui，YEShenghua(1．StateKeyLaboratoryofPrecisionMeasuringTechnologyandInstruments，Tia

2、njinUniversity，Tianjin300072，China2．KeyLaboratoryofPrecisionOpto—mechatronicsTechonology，MinistryofEducation，SchoolofInstrumentalScienceandOptoelectronicsEngineering，BeihangUniversity，Beo'ing100191，China)Abstract：Asystemusedfordiametermeasurementofshaf

3、tpansbasedonflat—crystalscanningisdesigned．Theparallelscanningbeamisgeneratedbylasertransmissionthroughrotaryflat—crysta1．Theoffsetbetweeenscanningbeamandopticalaxisisanon-linearfunctionoftheincidentangleandparametersoftheflat—crysta1．Thetimeofsignalju

4、mpingwhichiscorrespondingtotheedgeoftheworkpiececanbeobtainedbythephotoelectricdetectionciucuitandthetimingcircuit．Thediameterisdeterminedbytheincidentanglescalculatedaccordingtothescalerelationbetweenthetimeandtherotationangle．Usingtheknife—edgemethod

5、，theactualnon—linearmeasuringequationofeachsensorisaquiredbymeansofparameterfittingandRBFneuralnetworktrainingandthenthemuhi—sensorsyetemiscalibrated．Withinthemearuementrangeof100mm，the3o"repeatabilityerroris0．006mmandthemeasurementerroriS±0．010mm．Keyw

6、ords：fiat—crystal；diametermeasurement；knife—edgemethod；RBFneuralnetworkEEACC：7210A；4360Edoi：10．3969／j．issn．1004—1699．2012．01．012基于平晶的非线性激光扫描直径测量系统木王一，任永杰，杨凌辉，叶声华(1．天津大学精密测试技术及仪器国家重点实验室，天津300072；2．北京航空航天大学仪器科学与光电工程学院精密光机电一体化技术教育部重点实验室，北京100191)摘要：设计了一种基

7、于平晶扫描的轴类零件直径测量系统。激光透射旋转的平晶产生扫描平行光，扫描光偏移光轴的距离是入射角及平晶自身参数的非线性函数，光电检测及计时电路获得测量周期和对应被测工件边缘的信号跳变时间，根据时间与转动角度的比例关系将所得时间量换算成人射角度，最终实现直径测量。利用刀口法进行标定实验，分别采用参数拟合法和RBF神经网络法确定实际非线性测量方程．完成了各测头的标定。进一步实现多测头系统标定．在100mm的测量范围内，3o-重复性误差为0．006mm，测量误差为±0．010mm。关键词：平晶；直径测量；

8、刀口法：RBF神经网络中图分类号：TN247文献标识码：A文章编号：1004—1699(2012)01—0058—04轴类工件直径测量是最基本的尺寸测量任务之统

9、2]、适合较大径向尺寸测量的抛物面反射式测量一系统]、转镜反射面关于旋转中心呈非对称设计的差。常见的接触式测量设备包括三坐标测量机和圆柱度仪．赵则祥等人对圆柱体直径测量与评定中的相动式测量系统l8]，此类系统在安装时容易产生离焦现关问题进行了研究，并对柱坐标测量机的径向尺寸测象；由两个扫描单元利用角度参数计算