基于主动式全景视觉的管道形变检测及重构技术的研究

研究了一种采用主动式全景视觉传感器(ASODVS)的 管道内表面全方位检测方法。基于主动式全景视觉检测原理, 提出了一种能够快速、全方位获取管道内壁三维点云信息,实现视觉检测管道形变的全景激 光视觉系统; 利用携带有ASODVS的爬行机器人进入管道内部,采集激光横断扫描全 景图像;然后根据提 取的管道内壁三维点云数据计算最小直径、横断面面积等几何特征判断变形率;最后根据三 维点云圆周分 布的特征,采用三角格网模型进行三维重构。实验结果表明:基于主动式全景视觉的管道内 壁全方位检测 系统能够实时完成对管道凹凸形变的检测和识别,并恢复管道内壁的三维形貌,具有较高的 检测精度。     

基于主动式全景视觉的管道形貌缺陷检测系统

针对现有的管道缺陷检测技术不能同时对管道的形、貌缺陷进行检测与评估这一工程难题,在前期研究工作的基础上,设计了一种基于主动式全景视觉的管道内部缺陷检测系统,能够快速获取管壁密集点云的三维坐标,同时对内壁表面缺陷进行检测与评估。首先利用主动式全景视觉传感器（AODVS）实时获取内壁全景图像和激光横断面扫描全景图像,然后对管道内壁全景图像进行柱状展开、预处理和缺陷检测及分类等处理;然后对激光横断面扫描全景图像处理,计算管道内壁点云的三维坐标,进一步对管道缺陷部分进行定量分析,最后利用三维建模技术重构带有真实纹理信息的管道模型。实验结果表明:文中设计的检测系统能够对管道凹凸形变、孔洞、管壁裂缝、腐蚀等缺陷进行检测与分析,具有较高的检测精度,为管道内表面三维测量和重构提供了一种新的手段。     

基于位置传感器的微细管道内表面无损检测

基于位置传感器(PSD)的特性,提出了一种长距离曲线型微细管道内表面形貌无损检测技术,开发了相应的管道内表面形貌检测器。激光束经过2次反射后,在管道内壁上形成细小的光斑。该光斑被二维PSD接收,产生4路电流信号。根据这些信号和检测器的结构参数,可以计算出对应光斑在局部三维坐标中的位置。反射镜在微型马达带动下旋转1周,使激光束完成1个管道截面环的扫描,从而得到该截面上所有采样点的相对坐标。最后对测量数据进行分割、拟合等处理,重构出截面环的形状,得到该截面处的管道半径以及缺陷情况。在微型管道机器人的带动下,可以对整条管道进行检测和三维重构。根据该技术开发的检测系统,可以实现内径在9.5~10.5 mm、曲率半径大于100 mm的曲线型长距离微细管道内表面的检测,对管道内壁缺陷的测量精度达到±0.1 mm。     

一种基于面阵CCD的单波长辐射测温方法

介绍了一种基于面阵CCD的单波长辐射测量三维温度场的方法.通过引入一种新型的多路面阵CCD数据实时采集系统采集待测温度场多个方向投影数据,利用计算机层析技术重建温度场内部空间物理量的分布,然后根据维恩近似公式获得空间温度场的分布.对多路CCD数据实时采集系统的内部构造以及工作原理进行了较为详细的阐述.并对蜡烛的火焰温度场进行了测量,最后用热电偶验证此方法的正确性.利用此系统可以做到数据实时采集,为三维流场的实时测量奠定了良好的基础.     

面阵激光雷达多通道时间间隔测量系统研制

为解决APD面阵激光雷达多路激光飞行时间测量这一关键技术,研制了多通道高精度并行时间间隔测量系统。系统硬件由研制的4个基本测量单元和1个数据打包单元组成,系统软件采用事件驱动模式编程,利用循环FIFO和中断技术实现与上位机数据通信。被研发的测时系统应用于5×5光纤阵列耦合APD面阵激光雷达试验后,面阵激光雷达所有25个通道最大的距离标准偏差为4.22 cm,测距偏差为-6.41 cm~10.58 cm,达到面阵激光雷达测距精度要求。     

基于FPGA的面阵CCD驱动及快速显示系统的设计实现

为了实现面阵CCD传感器采集的数据在TFT液晶屏上的快速显示,提出一种基于现场可编程逻辑门阵列(FPGA)的快速显示系统。利用FPGA构建软核处理器(NiosII),采用专用IC模块AD9929作为CCD驱动与处理芯片,并依据TFT液晶屏和芯片AD9929的接口时序设计驱动电路,利用DMA技术实现采集数据的快速显示。电路的测试结果表明,利用该方法可以把面阵CCD传感器采集的数据快速显示在TFT液晶屏上,在工业现场监视场合具有广泛的实用性。     

基于激光雷达技术的无人机电网基建管控系统

针对传统人工肩扛经纬仪的输电线路测量方法效率和精度较低的问题,提出基于激光雷达的无人机电网基建管控系统。该系统包括飞行设计、数据采集、数据预处理、数据后处理和三维建模等流程。首先,使用无人机和激光雷达采集输电线路与塔杆数据;然后,分别使用数据预处理和后处理技术来修正激光雷达的测量误差以及分类点云数据,以提高测量精度;最后,导出生成的DOM,DSM文件和三维仿真模型以保存测量数据。仿真测试结果表明,该系统具有较高的测量效率及精度,可以满足电网快速发展的需求。     

三维面型精密测量技术

为提高三维面型检测的效率和精度,研究了利用激光雷达对三维复杂型面进行扫描测量的技术.首先介绍了激光雷达测量系统的工作原理,然后对激光雷达测量技术的关键技术——转站技术和定标技术做了详细的研究,采用工具球以提高定标精度,并利用转站技术对标准环进行转站测量和坐标变换.最后对复杂面型进行了三维扫描测量,并利用软件对激光雷达获...     

应用CCD的透镜曲率自动测量系统

本文介绍了一种以线阵ＣＣＤ固态图像传感器取代读数显微镜，能自动测量和实时显示结果的透镜曲率测量系统，论述了系统的工作原理，软件和硬件的设计及装置的测量误差。     

基于无线传感器网络的数据采集系统设计

传统的单点测量环境数据的采集系统无法给出被监测区域内的准确环境数据,不能满足精确测量的要求。利用无线传感器网络具有分布式多点测量的优势,设计了基于无线传感器网络的环境温度和光照度的环境数据采集系统。实验结果表明,该系统能够实时采集测量区域的温度和光照度环境数据,并可绘制出测量区域内温度和光照度的空间分布图,实现监测区内的精确测量。     

采用激光雷达的大尺寸三维形貌测量技术

随着航空、汽车、造船等工业的发展,大尺寸的不规则自由曲面、形体的三维测量成为非常有应用前景的技术.针对快速、高精度的使用激光雷达进行大尺寸三维形貌测量的测量问题,提出了适用于对大型复杂零件进行的三维形貌分析、产品检测等任务的测量方案.介绍了激光雷达的测量原理,详细叙述了使用激光雷达进行大尺寸三维形貌测量的过程,以及如何在Spatial Analyzer软件协助下获得测量数据并进行处理分析的方法.实验结果表明,该方案满足了大尺寸零件复杂形面的高精度、高效率、低劳动强度等测量要求,对大尺寸零件的三维形貌测量具有普遍适用性.     

实时感知型激光雷达多通道数据采集系统设计

激光雷达是实现环境实时感知的重要传感器,针对多通道感知激光雷达数据量大、数据传输解算实时性要求高及量体裁衣高效小型化的迫切需求,基于自研采用可靠的机械扫描、阵列探测和数据采集控制相结合的多通道激光雷达,设计实现了基于FPGA和DSP的多路并行信号采集处理系统,并在点云三维实时成像中得到了验证。该数据采集处理系统中的FPGA负责多通道激光雷达数据控制采集以及数据传输,DSP负责对数据进行解析处理并通过网口将点云数据上传到上位机,实现点云实时显示。实际测试结果表明,该数据采集处理系统能够满足多通道激光雷达2 Mpts/s的大数据量点云解析,并保证20 fps以上实时数据的可靠采集传输,实现周围环境和障碍物激光雷达点云的快速解算,可应用于自动驾驶、导航避障、周界安防等领域。     

基于MSP430的输油管道检漏系统的设计

输油管道安全运营是一项重要工作,为检测管道泄漏情况,设计一种基于MSP430的管道泄漏检测系统。该系统通过微线检漏传感器(MLLD Sensor)采集端口的电压高低来判断管道是否泄漏。通过DS18B20温度传感器和KE-260/210压力传感器分别采集管道温度和压力信息,最终由单片机汇总采集信息通过基于CC1101的无线通信模块发送给中继单元。本设计的原理简单、电路功耗低、检测结果相对可靠、对环境适应性强、具有很好的普适性。     

落轮轮对三维外形重构与参数检测

轮对缺陷将严重影响列车安全运行,如何快速高精确度进行缺陷检测是技术难题。采用二维电荷耦合器件采集系统和线激光相结合获取轮对外形尺寸的方法,对检测原理进行理论推导并建立了相应模型,实现了轮对踏面360°检测与轮对外形三维重构。用所建立算法处理测量数据,获得轮缘厚度、轮缘宽度、垂直磨耗和踏面磨耗等重要参数。通过误差分析,研究影响检测精确度的多种因素。实验结果表明,该方法能快速、高精确度地测量出轮对外形尺寸,并能准确发现缺陷。     

微细孔壁缺陷检测的非对中补偿

为了满足小型化、微型化的微细管道管内测量需求,采用外部光源导入、内部图像导出的新思路,突破管道内壁检测方法中传感器内置的传统模式,解决了微细管道内部空间狭小的难题。在实验室前期研究工作的基础上,完善了系统测量方案,并针对检测系统的关键难题,即视像管与待测管轴线对中问题进行了深入研究,分析了该问题对系统测量结果的影响,建立合适的数学模型,提出了基于图像畸变矫正技术的补偿方案,以提高系统的测量精度。结果表明,搭建测量系统,对直径12mm的微细管道内壁上直径为0.6mm,0.8mm及1.0mm的微孔模拟缺陷进行了重复性测量,应用补偿方案后的测量结果均值误差小于0.02mm,标准差不超过0.03mm。所提出的图像畸变矫正方案能够解决视像管非对中造成的影响,满足微细管道内壁缺陷高精度测量的要求。     

有源相控阵雷达T/ R 组件幅相外场检测系统

针对外场环境下对有源相控阵雷达T/ R 组件幅相性能的检测要求,在充分利用雷达自身资源的基础上,设计了一种基于中场测量技术的T/ R 组件测试方案,并构建了相应的测试系统。运用归一化和阵面单元加权的相对幅相测量法对采集数据进行分析,解决了缺少标准数据的难题,提高了外场测试的灵活性和适应性。理论分析和实际测试结果表明:该系统具有操作简便、定位故障组件快速、对场地要求不高等特点,实现了一种低成本的伴随式测试保障手段。     

光纤法珀传感器解调系统的设计

光纤法珀传感器具有测量精度高、动态范围大、可单端检测等优点。针对白光干涉型法珀传感器，设计了一种基于体光栅的光纤传感器解调系统。该系统采用高性能体光栅和线阵CCD阵列实现了光谱的采集，并结合高性能数据采集卡和PC机进行信号的处理和输出。测试结果表明该解调系统的温度测量精度在±1℃以上。     

基于FPGA的面阵CMOS图像传感器多模式采集系统

设计了一种基于FPGA的CMOS传感器多模式采集系统,研究了普通模式、高速模式、TDI模式三种模式的开发及模式切换。在掌握CMOS面阵传感器的原理和特点的基础上,选用了合适的芯片及外围电路设计用于实现三种模式的CMOS面阵采集器。分析了三种模式下的CMOS面阵采集器的采集特点,采用以FPGA芯片为核心的硬件电路控制整个系统,用Verilog语言对FPGA芯片进行内部功能模块划分,包括模拟SCCB协议以完成对CMOS传感器内各寄存器的配置、开辟同步FIFO、RAM缓存等。最后对USB芯片固件及电脑驱动进行设计,并用VB与MATLAB混编的方式对图像数据进行处理并显示。     

激光雷达和视觉传感器组合系统的在线校准方法

针对激光雷达和视觉传感器在车辆行驶过程中因振动发生漂移的问题,提出一种组合系统的在线校准方法。基于激光点云和图像的边缘匹配原理进行数据实时检测,检测到融合的传感器数据不准确时对其采取紧急措施,以提高车辆行驶安全性。针对未检测出错误的校准参数,采用梯度下降法优化成本函数,获取新的校准参数,实现传感器数据校正。通过数据集KITTI进行多次参数偏差实验,测试表明,算法可以检测较大的错误校准且能校正较小范围内的平移和旋转误差。     

基于电涡流传感器的覆层测厚系统的设计

提出一种基于电涡流传感器的便携式覆层测厚系统的设计方案。该系统集数据采集、数据处理、数据通信和数据显示于一体。在硬件设计上,系统采用电涡流传感器技术和微处理器控制技术,实现对金属镀层、板材厚度等的无损测量。在软件的设计中,系统采用最小二乘法对采集数据进行误差检测和修正,进一步提高数据的精度和准确度。实验表明,该系统可实现非接触式测量,具有灵敏度高、频响范围宽、及适用性强的特点。