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激光跟踪测量系统
成果与项目的背景及主要用途： 激光跟踪测量系统是近些年来迅速发展并得到广泛应用的高精度、便携式三坐标测量机。这种测量系统的主要特点是测量范围大，通常为数十米甚至上百米。在全量程内的测量精度可以保持在微米级。整个系统的典型重量为20kg左右，非常便携。由于可以和多种形式的合作目标（也叫目标镜或目标测头）配合使用，因此不仅能对点、线、面等简单的几何特征进行测量，而且能够对内部特征、隐藏特征或曲面等复杂特征进行快速、高精度的测量。
天津大学
2021-04-14
多维曲面激光精密测量系统
多维曲面激光精密测量系统包括基于激光位移精密传感器的测量机构和数据采集与分析软件系统。能够对直齿轮、斜齿轮、圆锥齿轮和弧齿圆柱齿轮以及叶片、蜗轮、蜗杆等复杂曲面零件进行非接触式快速测量；软件系统能够实现对复杂曲面零件模型任意截面数据的提取与测量路径自动编程，并且对测量数据进行各项误差分析。
扬州大学
2021-04-14
真空激光高分辨变形测量系统
该系统基于三点准直原理，采用真空激光技术，实现对大尺度建筑变形的精密测量。它将整个测量光路置于真空管道之中，接收器使用面阵 CCD ，配以变焦镜头和定标系统，可对水平和垂直变形量同时进行高精度测量，相对精度可达 10 － 7 （如对 1000m 长的直线型混泥土坝，测量精度为 0.1mm ）。整个系统按工业标准要求设计，实现全封闭，无裸露部件，各个组成部分由主控机控制全自动运行。可在恶劣环境下进行长期稳定的无人值守运行，对微小变形实现高精度监测。
大连理工大学
2021-04-13
多模式激光跟踪测量技术及应用
随着现代激光技术的快速发展，激光跟踪在空间光通信、激光雷达、卫星遥感、定向能应用及工业测量等领域得到了广泛的应用，光束偏转原理、跟踪机构及其控制方法等是影响跟踪范围、精度、实时性和稳定性等光电跟踪性能的决定因素。在国家自然科学基金的支持下，由同济大学牵头，联合中国科学院上海光学精密机械研究所以及上海同新机电控制技术有限公司等单位开展了面向机器人误差测量等工业应用的多模式激光跟踪仪的研究。该研究对复杂场合下时变轨迹跟踪、测量或加工具有强适应性；结合图像采集系统，可以精确调整成像视轴以实现视觉导引或大范围高精度图像拼接。该项目从原理上拓展了激光多模式、变尺度跟踪的实现方法，形成了复杂场合下大范围高精度动态目标激光跟踪的核心技术，在机器人动态误差测量、动态成像检测、空间激光通信以及军事侦察等领域具有广泛的应用前景。
同济大学
2021-02-01
多模式激光跟踪测量技术及应用
项目成果/简介:随着现代激光技术的快速发展，激光跟踪在空间光通信、激光雷达、卫星遥感、定向能应用及工业测量等领域得到了广泛的应用，光束偏转原理、跟踪机构及其控制方法等是影响跟踪范围、精度、实时性和稳定性等光电跟踪性能的决定因素。在国家自然科学基金的支持下，由同济大学牵头，联合中国科学院上海光学精密机械研究所以及上海同新机电控制技术有限公司等单位开展了面向机器人误差测量等工业应用的多模式激光跟踪仪的研究。该研究对复杂场合下时变轨迹跟踪、测量或加工具有强适应性；结合图像采集系统，可以精确调整成像视轴以实现视觉导引或大范围高精度图像拼接。该项目从原理上拓展了激光多模式、变尺度跟踪的实现方法，形成了复杂场合下大范围高精度动态目标激光跟踪的核心技术，在机器人动态误差测量、动态成像检测、空间激光通信以及军事侦察等领域具有广泛的应用前景。应用范围:该项目经过几年培育，截至2018年6月已生产多模式激光跟踪系统样机5台套，主要应用于中国科学院空间激光信息传输与探测技术重点实验室、同济大学机械工程综合实验中心等单位。 在自由空间激光通信、激光雷达、光纤光开关、激光指示器等领域中，可用于激光光束的转向及指向稳定调整。在空间观测、侦察监视、红外对抗、搜索营救、显微观察、干涉测量、机器视觉等领域中，可用于改变成像视轴，扩大搜索范围或成像视场。国内外对基于旋转双棱镜的激光跟踪理论研究集中在光束转向机制、光束扫描模式、棱镜回转控制等方面。 产学研合作开发，意向合作单位：从事光电精密仪器开发的经验，对于激光跟踪技术具有一定的技术积累，如ABB公司、Leica、西门子、新松机器人、沈阳机床厂、高校科研院所以及国防单位等。项目阶段:小试效益分析:本项目在多模式激光跟踪方面形成的研究成果处于国际先进水平，不仅能够解决工业生产中对大范围、高精度特征的测量需求，而且在多自由度特征信息提取以及智能化控制等领域应用前景广阔，在推动激光跟踪测量技术的产业化进程、提高工业自动化水平和人才培养等方面，具有巨大的经济效益和社会效益。
同济大学
2021-04-10
经济型激光快速测量机
实物逆向工程是指基于一个可以获得的实物模型来重新定义设计概念，重新设计、构造新的实物模型，进而实现在现有实物基础上的再设计和再制造。这种再设计和制造的方法保留了原实物模型的优点、改进其不足，大大缩短了产品设计、制造的周期。用逆向工程进行设计开发新产品，起点高，见效快，很适用于现代工业生产要求。 实物逆向工程整个过程分为几个阶段进行，包括了实物表面信息数字化采集，数据处理，曲面重构，模型重建，以及模型再制造等几个阶段。第一阶段的数据采集是整个逆向工程的基础。如何快速、准确、低成本地采集数据成为人们关注的焦点。经济型激光快速测量机就是一台低成本、快速采集实物表面数据的设备。该设备具有3个自由度（两个直线、一个旋转），利用一字型直线激光从不同角度扫描实物表面，整个扫描过程可以在1分钟内完成。测量精度为0.05mm。该测量设备的特点为： 可以多角度地灵活扫描实物表面，采集速度快；结构简单，成本低，易于制造和维护；适用于逆向工程的数据采集。 凡是涉及实物逆向工程的工作均可使用。例如在医学领域的人体数字化、人体建模、医学美容整形、针对不同个体的假肢制造，牙模的制造；模具制造业中的实物样件的测绘；在服装、鞋帽行业，利用逆向工程的方法量体裁衣，做出更为舒适的服装和鞋帽；在公安刑侦领域，脚印、工具痕迹，弹道采集，三维面容识别等方面。
北京科技大学
2021-04-13
直线型激光板形测量仪
带钢板形的控制成为世界各国研究的重点。实现板形自动控制的关键是能否实现板形的在线自动检测，因为只有向板形控制系统提供准确而可靠的板形信息，控制系统才能向板形调节执行机构发出正确的调控指令。板形检测装置可分为接触式和非接触式两种，直线型激光板形测量方法属于非接触测量。其工作原理为：使用多个（至少3个）一字形直线激光（简称直线型激光）沿板带轧制方向等距离倾斜照射，再使用多个（至少5个）同样的直线型激光器沿板带带宽方向在板带的中部、边部和1/4边部等重要部位（均匀覆盖整个带宽）倾斜照射。如果板带表面是平坦的，则倾斜投射到板带上的纵、横两向激光线反映在图像中为直带，若板带表面有浪形，则倾斜投射到板带上的纵、横两向的激光线反映到图像中时为曲带。利用数字图像处理技术提取图像中的激光线形，根据所获曲线，分析得到板带的板形信息。该板形检测技术获发明专利1项。这种测量方法的特点： 从一帧图像中获取板形信息，不存在对时间的积分问题，因此从原理上解决了板带在辊道上运动时，由于跳动或摆动而引起的测量误差； 可以获得沿板带宽度方向任意位置的板形信息； 结构简单，便于制造、维护和操作，费用低，可用于各种板带（热轧、冷轧的薄、中、厚板）的板形检测 这种板形检测技术可以广泛适用于钢铁企业的冷轧、热轧及矫直、精整工序的板带平直度的在线测量。
北京科技大学
2021-04-13
一种激光干涉位移测量系统
本发明公开了一种激光干涉位移测量系统。包括激光器、起偏 器、消偏振分光棱镜、偏振分光棱镜、1/4 波片、角锥镜、平面反射镜 和光电探测器。测量光入射移动角锥镜，由角锥镜位移引起原路反射 回来的光的光程变化是角锥镜位移的四倍。该设计中通过偏振光学原 理使测量光沿相同方向总共两次进出移动角锥镜，实现测量光与参考 光光程差变化与角锥镜位移的八倍程关系，从而实现对位移的光学八 倍细分测量。该系统具有测量分辨率高、测量结果准确的优点，且结 构上安装方便、简单，价格低廉，适用范围广。
华中科技大学
2021-04-14
激光高精度参数快速综合测量仪
技术分析（创新性、先进性、独占性）
“装备制造业是一个国家的脊梁”；五轴数控机床作为高端装备的代表，是加工复杂空间曲面的唯一手段，起着不可替代的作用，成为衡量国家装备制造水平的重要标志。国家中长期科技发展规划设立了“高档数控机床与基础制造装备”国家科技重大专项。本项目面向这一国家重大需求，研制了激光高精度多误差参数的快速综合测量仪，通过误差补偿，显著提高数控机床的制造与加工精度。
创新性与先进性：
一个仪器原理创新：单根光纤耦合的五轴数控机床42项误差激光快速、直接测量仪器原理。
三个测量方法创新：单根光纤耦合的外差式激光干涉测量方法； 三直线轴21项误差一步高效测量光学方法；转轴21项综合误差快速测量光学方法。
若干发明点：直线轴6误差同时测量；光线自动精确转向；回转轴6误差同时测量；18误差敏感单元；共路光线漂移补偿；复合误差模型；系统误差分析与补偿；智能化误差补偿器。
特点：
测量参数最全。目前唯一能够直接测量获得五轴数控机床42项几何运动误差的仪器。
测量效率最高。测量数控机床三个直线轴21项几何运动误差的时间约10分钟，相比国内外各种单参数激光干涉仪，测量效率提高数十倍。
综合测量精度最高。所有误差参数测量全部为直接测量，无需解耦，无解耦误差；测量中无需更换附件，无需多次重新调整仪器，减少人工调整误差；测量时间短，大大减少环境变化对测量带来的误差。
北京交通大学
2021-05-09
特大型齿轮激光跟踪在位测量系统
目前，国内外主要利用三坐标测量机和齿轮测量中心进行大齿轮的测量，这种仪器可测量的齿轮最大直径不超过 5m，且价格昂贵。本项目利用激光跟踪仪的大尺寸测量和三坐标测量机的高精度测量能力， 将两者结合起来，利用激光跟踪仪进行被测齿轮和三坐标测量平台定位，利用三坐标平台完成齿轮特征 线高精度测量，研制出可测量外径Ф3000 ~ 10000mm、最小模数 6mm、精度 6-7 级及以上，具备测量齿轮几何参数、齿廓、齿向（螺旋线）、接触线、齿厚及齿面拓扑误差等功能的特大型齿轮测量系统，填 补了直径达 10m 的大型齿轮测量空白。项目获国家发明专利 14 项，软件著作权 7 项，发表论文 20 篇。
北京工业大学
2021-04-13