基于时间相位展开算法的相位测量轮廓术

为了拓广结构光测量技术的应用领域,克服被测物体表面不连续变化的情况,对传统的PMP测量进行了改进,对时间相位展开算法与空间相位展开算法进行了比较,并通过试验结果证明了时间相位展开的优越性。试验中测量范围为400 mm×400 mm×200 mm,被测物体选择了平面、圆柱和鼠标3种。试验中借助图像处理技术,提高了测量的精度。测量系统仍处于试验阶段,在系统结构标定方面的精度还有待提高。     

一种具有宽松约束的相位—高度映射算法

为了提升PMP测量系统的测量精度以及放宽该系统搭建的约束条件,提出一种新的具有宽松约束的相位测量轮廓术相位—高度映射算法.这种算法既不要求投影装置光心和成像装置光心的连线平行于参考平面,也不要求投影装置的光轴与成像装置的光轴共面,只要保证成像装置光轴垂直于参考平面,即可实现相位—高度映射.本文详细推导了该算法的数学模型,发现当投影装置光心与成像装置光心的连线不平行于参考平面时,相位—高度映射不仅与三维测量系统的结构参数有关,还与参考面的相位分布有关.由于在实际测量中难以保证投影装置光心与成像装置光心的连线严格平行于参考平面,因此所采用的新的相位—高度映射算法是实际测量系统的真实反映,也使系统更易于搭建.实验结果表明:本文所提算法进行测量的平均绝对误差和均方根误差最大不超过0.031 mm和0.040 mm.该算法拓宽了搭建测量系统时的约束条件,使得光路更易于实现.实验验证了该算法的有效性,表明所提算法的精确性和可重复性均优于传统算法.     

双CCD光栅投影法测量物体三维轮廓技术

为了实现物体三维轮廓的高精度测量,使用双CCD采集被物体调制的光栅图像,将四步相移法与图象编码法相结合对采集到的图像进行处理,得到物体上各个点的相位变化,根据相位变化求出物点相对于参考面的高度,从而获得物体的三维轮廓信息.实验表明,此方法测量信息获取完整,可以测量陡峭或不连续的物体,测量误差在0.05 mm以内.     

层析测量聚合物材料内部连续变化的离面变形场

结合时域相位解卷绕和相位对照谱域光学相干层析技术,提出了一种层析测量聚合物材料内部连续变化离面变形场的方法.该方法通过实时拍摄参考面与被测样件之间的干涉条纹,利用时域相位解卷绕方法复原出真实相位,解调出离面变形场的连续变化过程.该方法的特点在于测量速度快、灵敏度高、抗噪能力强,可以实现连续变化下的变形场层析测量.文中搭建了一套测量深度为6 mm, 深度分辨率为15 μm的实验系统,通过测量硅胶薄膜材料在固化过程和热变形过程的离面变形场,验证了该方法的可靠性.结果表明,这种高精度层析测量方法特别适用于聚合物材料变形场的动态力学特性研究.     

三维物体轮廓测量标定技术中解相问题的研究

对三维物体轮廓测量标定技术中所遇到的卷相问题进行了分析，提出了多标定平面法和标记图像法来计算相位沿高度方向的卷相次数，并通过实验验证了该方法的有效性。     

基于结构光点云的变形测量方法研究

针对结构变形测量需求,提出一种基于结构光点云的变形测量方法。搭建了结构光相机测量系统,基于投影仪逆向相机的假设并借助棋盘格标定板完成了系统标定。采用格雷码辅助的四步相移技术设计投影仪投射的图案,并利用标定的系统参数,完成待测物表面的三维重建,获得结构表面点云。提出基于点云间距离计算结果的结构变形分析方法,并分析比较了基于点到点、点到面和面到面3种点云距离计算方法原理。通过实验验证了所提基于结构光点云的变形测量方法的可行性和精度,实验结果表明,该方法可以实现结构离面位移的高精度测量。     

光栅投影三维轮廓测量技术分析及进展

对于漫反射物体的轮廓测量的光学投影式轮廓测量技术，根据不同的测量方法和条纹图像分析技术可以大致分为两种：直接三角法和相位测量法，以相位测量法中的光栅投影法为重点，介绍了其测量原理和关键技术，如傅里叶变换法、解包裹、系统标定等，并分析了其研究热点与发展方向。     

条纹投影测量系统标定方法研究

条纹投影测量方法具有无接触、测量精度较高、分辨率高等优点，是最可靠的三维测量方法技术之一。而系统标定的精度决定了测量数据的精度上限，是三维测量中至关重要的环节，所以本文分析比较了条纹投影测量系统已有的主要标定方法，包括有：反向投影法、三角关系建模法、隐式拟合法和神经网络法。从误差积累、系统搭建严格程度、操作复杂度、是否需要精密辅助装置、是否考虑镜头畸变以及测量精度等方面进行了对比分析，得出每种方法的优缺点及应用，并以精度相对较高的相位匹配标定法、多项式标定法和平面拟合标定法3种方法为例进行对比实验，综合方法特征与实验结果，得出标定方法选择依据：需要高精度测量应选择多项式拟合法，需要操作灵活应选择相位匹配法，同时对精度和灵活性有需求，应选择平面拟合标定法，对此类技术面向不同需求时选择适当的方法进行系统标定具有一定的应用价值。     

二维视觉测量中光轴与载物台垂直度调节方法

为了提高单镜头二维视觉测量的精度,需要保证镜头光轴与被测物体表面垂直.采用环形参考物面,提出一种基于数字图像处理的方法调节光轴与载物台的垂直性,避免额外的光学器件和机械装置.通过计算机视觉技术提取圆形物面的边缘信息,利用三次样条曲线拟合获得亚像素精度切点坐标.在无需知道参考物面尺寸的情况下,提出判定函数,调节光轴与载物台垂直.实验证明,该方法可以用以提高二维视觉测量精度.     

相位轮廓术中拼接技术的应用

拼接技术是相位轮廓术测量中的关键技术,阐述了拼接技术的两种应用,一种是测量大件物体时的传统应用,即通过将不易于拍摄的大件物体分成易于拍摄的小块分别拍摄,然后通过拼接技术将所有的小块图像拼接在一起从而得到整个大件物体的三维图像.另一种是拼接技术的一种新的应用,即在测量中通过在物体边缘设置标志点.采用旋转物体后两次测量的方法来消除一次测量带来的阴影及条纹错位的影响.     

解决约束平面偏移问题的机械臂闭环标定

基于平面约束的工业机械臂闭环标定,拟合平面与实际约束平面之间存在一定偏差,直接影响标定精度.针对此问题提出消除偏差的方法及误差模型.建立平面坐标系,得到约束平面的准确方程,通过接触式测量头对约束平面进行测量,在平面坐标系中描述测量点的位置;建立最小完整连续运动学模型,从而减少冗余参数的影响;利用双目视觉定位约束平面并规划理论测量点位置,实现自动化测量;通过改进的最小二乘法对参数误差进行辨识.实验结果表明,修正运动学参数后,机械臂绝对位置精度由1.234 mm提高到0.405 mm.该方法成本低、精度高、效率高,且简化了误差模型,适用于工业机械臂的现场标定,为机械臂生产厂家实现批量化标定及后期设备维护提供了思路.     

车体双轴倾角传感器的标定

为了消除由双轴倾角传感器基准面加工误差、电子元器件的焊接误差、电路板的安装误差和标定过程不规范所带来的传感单元敏感轴与标定平台的旋转轴之间的平行误差,在MEMS倾角传感器的测量原理基础上,分析了双轴倾角传感器标定过程中误差的来源并建立了标定误差的数学模型.根据该误差模型对测量数据进行了模拟,分析模拟结果并提出了有效的软件实时修正的标定方法,弥补了传统标定方法的不足.对采取该修正方法前后的数据进行比较,实验结果表明传感器输出数据误差减小了1个数量级以上.文中方法可明显提高双轴倾角传感器的标定精度.     

双摄像机结构光三维测量系统自标定方法

针对双摄像机与投影仪结构光三维测量系统的标定问题,提出了极线约束条件下的自标定方法．依据极线约束理论,通过标定物上特征点与对应双摄像机的两个像点确定极线方程,建立了两个摄像机之间的平移和旋转关系矩阵．将多编码周期三角形灰度分布图案投射到标定物,获取特征点在投影仪上对应点的坐标,采用改进8点法建立投影仪与双摄像机关系矩阵的两个估计矩阵,利用对极距离为目标函数进行估计矩阵优化,得到双摄像机和投影仪的参数矩阵．采用该系统对平面和人脸进行了三维测量实验,结果表明平面测量的最大绝对误差不大于1．7mm,相对误差不大于0．18％,表明了该三维测量系统自标定方法的有效性．     

Novel Design Method of COG Measurement System Via Supporting Reaction Method

Center of gravity(COG) is an important parameter of projectiles and rockets, for which supporting reaction method(or support reaction method) is an important COG measurement method. Based on this supporting reaction method a novel design method is proposed to determine the key design parameters of the COG measurement system. The method can quantitatively analyze the influence of the design parameters on the COG accuracy, in the measurement system designed with supporting reaction method. Using the principle of static balance, the error propagation theory, and the system accuracy analysis method, the equal-range required sensor precision(RSP) surface and non-equal-range required sensor pair precision(RSPP) adapted surface are adopted. The influence of random errors(like sensor accuracy and distance calibration accuracy) is analyzed. The selection strategy of equal-range and non-equal-range sensors is chosen, and then the recommended calibration accuracy values are obtained. For the quality detection accuracy of ±0.6 kg and the axial COG detection accuracy of ±1.5 mm, the RSP surface is drawn by the proposed method, and the force sensor with ±0.23 kg detection accuracy is selected. The experimental verification meets the accuracy requirements and verifies the effectiveness of the proposed design method for the system parameters of the COG measurement equipment.     

Research on COB De-embedding in Scattering Parameter Measurement

The popular radio frequency (RF) chip on board (COB) test has gradually taken the place of on-wafer test due to the high efficiency and high power. This paper presents the extended Open-Short-Load (OSL) that is one-port calibration method to verify the error model de-embedding in S parameter measurement. Three-level cascade structure on COBs system error model is proposed and analyzed. Four kinds of calibration plane solutions for de-embedding are verified. At last, on-board calibration (CAL) kits solution is established to decrease the system error to the least value. The maximum error shift can be controlled less than 0.1 dB comparing with the on-wafer test results. In general, the practical application results prove that this method is reasonable and effective and easy to be mastered.     

多光幕交汇法测量目标飞行坐标的原理与精度分析

为了解决多光幕交汇立靶测量精度分析过程中运用传统微分误差分析法所得结果偏大,且直观性差的问题,介绍了一种采用数值分析和田口试验方法相结合的改进方案.文中详细说明了该方案的原理,分析了影响系统测试精度稳定性的因素,并运用线性回归模型得到了各因素对系统精度的影响规律.运用该方法,在结构一定的条件下,光幕立靶测试系统对于不同测试目标能够达到的稳定测试精度为15 mm,更加接近试验结果,解决了传统微分法的问题.     

Improved Efficiency Test Method for the Motor Controller with SiC MOSFETs

The traditional measurement method was inaccurate to evaluate the motor controller efficiency, which the measurement efficiency value could be more than 100% in practical testing experiments. To deal with this issue, an improved electrical measurement method for the motor controller efficiency is proposed in this paper, which is established by analyzing the power loss distribution and phase currents of the motor controller. It is demonstrated that the SiC MOSFET chips are the main power loss devices in the motor controller, accounting for more than 93.1% of the total power loss. The accuracy of the proposed method is compared with the traditional method in simulation. It shows that the test error of the efficiency obtained by the traditional method fluctuates on a large scale, which varied from 0.094% to 1.911%. Compared with the traditional method, the test error of the proposed method appears to be less than 0.083%, which provides significant guidance for the motor controller efficiency test and design.     

曲面基体绝缘涂镀层涡流测厚高精度标定方法

为了提高金属零件表面绝缘涂镀层厚度测量精度,以某型电涡流位移流传感器为例,开展3种不同曲率的曲面试件标定试验;对比分析9次多项式、7项傅里叶级数、多峰高斯函数和径向基函数神经网络这4种标定方法的误差平方和、均方根、决定系数以及单点运算时间;综合评价4种标定方法在测量精度、计算速率方面的优劣,为涡流位移传感器在不同应用场合的标定方法选择提供参考. 针对燃料贮箱外表面聚氨酯泡沫层厚度测量要求,选用基于径向基函数神经网络的曲面基体涡流测厚法进行验证试验. 结果表明,通过优化标定方法,测量误差可以控制在?0.15~ 0.15 mm.     

一种直流电压互感器的低压现场校验方法

为了解决直流电压互感器现场校验率低的问题,提出了一种基于低压等效法的直流电压互感器现场校验方法,采用直流分压器与二次测量系统分立校验的方法替代现有的整体误差校验方法.利用该校验方法对某±1 100 kV换流站直流电压互感器进行误差校验试验.结果表明,该校验方法测量的误差与现有的整体误差校验方法测量的误差偏差小于0.05%,且该方法能够实现直流电压互感器的现场校验,从而可以有效缩减现场校验时间、减少工作量和降低现场校验安全隐患.