无导轨空间坐标测量系统的光笔优化设计.pdf

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1、第23卷第6期北京理工大学学报Vol.23No.62003年12月TransactionsofBeiingInstituteofTechnologyDec.2003文章编号!1001-0645200306-0744-05无导轨空间坐标测量系统的光笔优化设计张晓芳1!俞信1!蒋诚志2!王宝光21.北京理工大学信息科学技术学院光电工程系北京1000812.天津大学精密仪器与光电子工程学院天津300072摘要!阐述一种全新的无导轨光笔式三坐标测量系统的光笔结构采用工作冗余方式34G进行光笔系统冗余设计使光笔系统具有一个冗余度以实现系统自标定和挡光自恢复确定了求解系统自标定最小二乘问题的有效算法点光源

2、坐标误差为0.1mm时光笔系统误差＜0.1mm采用不同调制频率光可以识别多个点光源关键词!光笔冗余技术自标定频率识别优化设计中图分类号!T~721.1文献标识码!A0PtimizationDesignofLightPenforUseinSPaceCoordinateMeasuringSystemsWithoutGuideWay1YUXin1JIANGCheng-zhi2WANGBao-guang2Z~ANGXiao-fang1.DepartmentofOpticalEngineeringSchoolofInformationScienceandTechnologyBeiingInstitute

3、ofTechnologyBeiing100081China2.SchoolofPrecisionInstrumentandOptoelectronicsEngineeringTianinUniversityTianin300072ChinaAbstractThestructuraldesignoflightpenforaspacecoordinatemeasuringsystemWithoutguideWayisexpoundedindetail.34GredundancytechniCueisappliedinthedesignofthelightpensystemfortherealiza

4、tionofself-calibrationandselfreparationWhenonelightsourceisdeficitforanyreason.Aself-calibrationalgorithmissetupthroughsimulationcalculations.Theerroroflightpensystemislessthan0.1mmWhenthecoordinateerrorofpointsourceis0.1mm.AnoriginalWayoffreCuency-recognitionthatapplieslightsourceofdifferentmodu-la

5、tionfreCuenciesonthelightpenisputforWardtoidentifymultipointsources.KeyWordslightpenredundancytechniCueself-calibrationfreCuency-recognitionoptimiza-tiondesign用光笔式无导轨三坐标测量系统实现空间点的实现其无法进行的现场在线测量可测量深孔或某三坐标高精度测量是测试领域中的全新测量方法些特殊内表面的点并可实现复杂形状的自由曲面它利用光电系统交汇成像实现空间点的三坐标测测量等光笔式无导轨三坐标测量系统总体示意图量具有结构简单成本低应用方便测量

6、速度快如图1所示其总体结构由3套角度测量系统和实时性强测量精度高等优点可应用于航空航天一支光笔组成光笔上装有4个半导体激光光纤医学等测量领域它的测量头是一支使用灵活的光小球将激光通过光纤传导至端部使小球发光小笔外形类似于常见的笔杆所不同的是其上嵌有点球可作为点光源它具有大于270发光角空间亮光源光笔克服了传统的三坐标测量机的局限性度均匀光点小的特点角度测量系统包括线阵收稿日期!20021115基金项目!国家自然科学基金资助项目59875066作者简介!张晓芳1973-女博士后E-mailzhangxf@eyou.com第6期张晓芳等无导轨空间坐标测量系统的光笔优化设计7ASPSD与相应的光学系

7、统利用交汇成像原理可对两个或一个光源的光不能被探测到时测量便无法1小球发出的光信号进行接收与定位通过滤波进行消除杂散光的干扰后线阵PSD的后续电路将其记2采用单元级硬件冗余方式在光笔上再加入录的光信号转变为电信号然后由数据采集卡进行一个点光源构成冗余系统实际测量时只要任意AD转换并送入计算机进行处理根据3套角度3个点光源正常工作测量就可以实现即构成34测量系统之间和光笔上各点光源之间的位置关系G冗