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。

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。

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。

液位测量仪的厂家选择很多，关键在于根据您的具体应用场景来匹配。这里把主流的国内厂家和国际品牌梳理了一下，方便您按需选择。 1.SOLINST（索林斯特）水位测量设备：以 101 型水位计为代表，凭借坚固设计和高精度刻度成为行业标杆；同时还有界面计、油水界面计、井套管指示器等多款设备，适配不同液位监测需求。 数据记录与遥测系统：1996 年推出行业首款集成式绝对压力传感器数据记录仪，旗下 Levelogger 系列是其明星产品。搭配 9100 STS 型遥测系统，可实现本地或远程水位监测，还能完成气压补偿，保障数据精准。    2.深圳市东方万和仪表有限公司的核心产品以地下水液位测量仪为代表，其中 WH311 型号是市场主流产品，适配多种复杂监测场景，相关技术优势十分突出： 宽量程与高精度：WH311 地下水液位测量仪常规量程 1000 米-2000米的深井监测需求；经通标标准技术服务有限公司校准证书，其最大误差仅 0.009mA，误差范围在万分之六以内，远超行业常规精度标准。 强环境适应性：针对地热井高温、高矿化度的复杂工况，其监测仪变送器耐温范围覆盖 - 40℃至 + 80℃，探头采用防泥沙、抗冲击结构，关键接触部件选用耐腐蚀不锈钢材质，更有定制的钛合金材质，能有效抵御高矿物质水质的侵蚀。   3.DIVER 系列地下水监测设备长效稳定运行：产品电池寿命最长可达 10 年，无需频繁更换维护，能满足长期无人值守的地下水监测需求，大幅降低野外监测的人力成本。 适配复杂环境：通过不锈钢或陶瓷等特殊外壳材质，可抵御淡水、海水、高矿化度地下水等不同水质的侵蚀，同时能适应地下复杂的压力、温度环境。         4.合肥市德控仪表有限公司专业生产的便携式深井水位测量仪数据高效管理：支持多种数据读取方式，可通过读数装置、线缆或移动设备提取数据，配套软件还能实现大气压补偿和数据实时传输，且部分型号支持事件记录、数据平均等采样模式，有效节省设备内存。           5.Endress+Hauser（恩德斯・豪斯，简称 E+H 公司）是一家在工业自动化领域具有重要影响力的跨国集团公司。E+H 公司在中国上海设立了销售中心，在苏州设有多个生产工厂，包括恩德斯豪斯流量仪表技术（中国）有限公司、恩德斯豪斯（苏州）自动化仪表有限公司等，生产的便携式液位仪表用用在在全国多个城市设立了办事处，业务遍及化工、石油及天然气、制药、能源等多个领域。       6. Eijkelkamp（荷兰） 企业概况：水文仪器生产商，总部位于荷兰 ，专注土壤与水资源监测设备研发生产。 核心产品：DIVER 系列地下水水位计，包括 TD-Diver、Micro-Diver、Cera-Diver、CTD-Diver 等型号 技术参数： 测量参数：电导率、压力、温度三参数同步测量 量程：10m、50m、100m、200m 多种可选 存储容量：48,000~72,000 次测量结果 温度范围：-20℃~80℃ 技术优势：工厂 30 点校准，事件触发记录功能，陶瓷材质适用于腐蚀性环境。安装简便，适合大多数监测井。   安装调试典型应用场景与解决方案 以WH311为例， 针对不同行业需求提供定制化方案，以下为三大核心应用场景： 1. 抽水试验专项监测 · 核心需求：高精度、快速响应、连续记录水位降深与恢复过程 · 推荐配置：WH311-G 钛合金探头 + WH6 采集仪 + 4G 传输 + 万和云平台 · 应用案例：某地质勘探院在云南岩溶地区抽水试验中，使用 WH311 实现 3 口井同步监测，数据精度达 ±1cm，成功获取水文地质参数，效率提升 90% 2. 地热井水位 - 温度监测 · 核心需求：耐高温、抗腐蚀、长期稳定运行 · 推荐配置：WH311-R 地热款（90℃耐受）+ 钛合金膜片 + 太阳能供电 + 北斗传输 · 应用案例：贵州 1000 米地热井项目，连续运行 18 个月零故障，数据准确率 ，为地热资源评估提供关键依据 3. 矿山地下水防治监测 · 核心需求：抗干扰、智能预警、联动控制 · 推荐配置：WH311 标准款 + 双传感器冗余 + 低功耗传输 + 高位 / 低位报警 · 应用价值：实时监测矿井涌水风险，水位超阈值时自动告警并联动排水设备，保障矿山安全 #地下水位监测# #深井泵保护# #水文地质# #高精度水位计# #国产替代#    

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。

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。

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。

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。

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。 

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。