基于拉丝法的线结构光视觉测量系统标定

 利用线结构光视觉非接触测量技术的大量程、大视场、高精度、光纹信息提取简单等优点进行非接触测量大型机器及轨道等。分析了线结构光视觉测量传感器数学模型,利用构建的位于光平面上的标定特征点,提出了一种基于拉丝法的线结构光视觉测量标定方法,即先标定传感器相机的内外参数,再利用激光线与铁丝相交形成的点作为特征点标定光平面在相机坐标系下的方程。该方法降低了标定设备的成本,过程简单。标定结果表明：该方法标定满足测量要求。     

斜拉索动位移实时测定方法研究和系统开发

基于单相机多测点动位移测定技术,建立斜拉索动位移实时测定方法.基于Lab VIEW程序开发平台,编制单相机测定多测点动位移的程序,开发斜拉索动位移实时测定系统.通过与激光位移计进行室内试验比较,验证该测定方法的有效性、多目标测定的实用性和测定结果的准确性,并讨论相机拍摄角度对于测量精度的影响.利用单相机多测点动位移测定系统对泉州晋江大桥的拉索动位移进行实桥测量,验证了该测定方法应用于实桥测试的可行性和有效性.     

基于数字图像相关理论的非接触式结构位移测量方法

为实现结构的位移及挠度测量,开展了基于数字图像相关算法的亚像素位移测量研究.采用改进初值的亚像素算法确定待测结构目标位置的基于像素的位移,利用相机标定方法将基于像素的位移转换为工程单位.在数字图像处理技术的基础上对编写的程序进行数值仿真试验,位移计算结果与理论值吻合良好,验证了该程序测量精度的可靠性.搭建视觉位移测量系统,为了验证该系统的有效性,对钢框架结构模型开展了视觉测量系统和激光位移计的对比试验;研究了相机与待测结构之间的距离对视觉测量系统精度的影响.利用该系统测量消防通道桥梁的跨中挠度,结果表明,视觉测量系统具备非接触、低成本和便于实施远距离测量等优势,可实现以毫米级精度进行结构位移测量.该测量方法在工程结构变形测量中具有较好的应用前景.     

基于数字图像相关理论的非接触式 结构位移测量方法

为实现结构的位移及挠度测量,开展了基于数字图像相关算法的亚像素位移测量研究.采用改进初值的亚像素算法确定待测结构目标位置的基于像素的位移,利用相机标定方法将基于像素的位移转换为工程单位.在数字图像处理技术的基础上对编写的程序进行数值仿真试验,位移计算结果与理论值吻合良好,验证了该程序测量精度的可靠性.搭建视觉位移测量系统,为了验证该系统的有效性,对钢框架结构模型开展了视觉测量系统和激光位移计的对比试验;研究了相机与待测结构之间的距离对视觉测量系统精度的影响.利用该系统测量消防通道桥梁的跨中挠度,结果表明,视觉测量系统具备非接触、低成本和便于实施远距离测量等优势,可实现以毫米级精度进行结构位移测量.该测量方法在工程结构变形测量中具有较好的应用前景.     

一种双端固定音叉式高精度电子天平设计

提出一种基于恒弹性合金双端固定谐振音叉式传感器的高精度电子天平软硬件解决方案。设计硬件电路实现对传感器的工作驱动与频率采集,讨论高精度电子天平软件设计的一般流程,针对不同场景下精度测量与抗干扰需要进行相应的滤波处理,并进行了电子天平的实现与测试,测试结果表明该天平有效测量精度可达10万分度以上。     

基于多周期同步测量法的微位移检测电路设计

在机械产品微位移高精度检测中,目前广泛采用的微位移检测电路是通过电感式位移传感器将被测位移量转换成输出电压幅度,该方法的测量精度受调理电路的限制.为进一步提高测量精度,提出一种多周期同步测量法,并设计了基于单片机控制的微位移检测电路.实际应用表明,该系统在电感式位移传感器检测量程为2mm时,系统检测精度可达0.01um.并且系统在提高计数频率时可以达到更高的测量精度.     

基于激光传感器和光栅尺的波纹管尺寸高精度测量系统的应用

该文设计了一种基于激光传感器和光栅尺的波纹管尺寸高精度测量系统,通过运动机构将被测波纹管的二维几何尺寸,分解成水平和垂直坐标,被激光传感器和光栅尺分别测量,最后将数据拟合到一起,形成波纹管几何尺寸模拟曲线,通过计算得到被测量波纹管的长度、波高、波距等参数,可满足于对波纹管外形几何尺寸的高精度测量。系统采用C#设计人机交互软件,通过通信接口把激光传感器和光栅尺实时测量数据采集到上位机,并控制PLC和伺服电机完成测量周期扫描,全程可自动完成测试,与传统人工手动测量相比,大大地提升了工作效率和测量的准确度,适合在波纹管的批量生产和测试过程中使用。     

全自动激光大坝安全网络监测系统的研究

通过国家基点建立基准，利用激光发散角小、能量集中的特点，应用激光位敏传感器分别测量了坝段之间的相对位移和转角，采用基点逐步传递法，通过高精度激光电子倾角测量系统，实现了大型拱坝的水平位移、垂直沉降、切向位移、倾斜等六维参数的自动化监测．同时，利用自动控制技术和中值滤波技术，消除了测量过程中振动等因素的干扰，使得系统测量精度达到了0．2mm．该系统运用互联网技术实现了大坝安全监测的网络化，为大坝安全监测的多级化管理提供了监测手段．     

一种基于光刀法的列车车轮参数动态测量方法

针对在列车车轮参数动态测量中测量精度不足的问题，文章提出一种基于光刀法的列车车轮参数动态测量方法，并分析激光线宽度对测量结果的影响。首先用Solidworks软件对测量系统进行三维建模，并根据光刀法中的相机参数对软件相机模块进行调整；然后对特定位置图片进行RGB提取、畸变矫正、灰度化和中心提取等预处理，并利用特征点提取、曲线拟合的方法计算得到车轮直径、轮辋宽度和轮缘高度等车轮参数；最后利用单边轮实验进行验证，结果表明该文方法的测量精度满足实际测量需求。     

基于MATLAB的DIC方法位移测量教学实验研究

针对数字图像相关方法 (DIC),教学实验的图像实时采集及数据自动处理的测量需求,在DIC方法基本原理基础上,使用MATLAB编译可独立执行的单目相机位移测量软件。该软件操作界面简单,具有图像采集、相机标定、位移计算和变形曲线显示等功能。通过DIC实验装置进行位移测量实验,结果表明DIC方法与位移计吻合较好,充分验证编译的DIC位移测量软件的可靠性和有效性,可以很好满足DIC方法教学实验自动测量的需求。     

基于智能手机和数字图像相关的模型实验变形场测量标点法

为提高模型实验位移测量精度和效率,通过智能手机作为图像采集工具,结合数字图像相关技术获取不同载荷状态下附着于被测体表面标点的位移。基于标点法的基本原理引入刚体运动补偿法进行误差校正以提高测量精度,同时通过实验验证了标点法的可靠性。将标点法应用于相似材料模型实验变形场量测中,在模型表面设置自行研制的数字图像相关技术(digital image correlation, DIC)和全站仪两用标点,利用标点法获取岩层位移,并使用全站仪和百分表同步量测,验证其有效性。结果表明:通过刚体运动补偿法进行误差校正,标点法具有与商业测试系统相当的精度;标点法所测得岩层变化均与实际情况一致,该方法测量结果与百分表的测量结果最大相对偏差为6.1%,与全站仪最大相对偏差为5.7%,满足模型实验测量的精度要求。研究成果为进一步研究覆岩变形和动态沉陷规律提供了新的监测手段。     

傅里叶相移特性在视频交通流车速测量中的应用研究

提出了一种从频率域出发,估计出运动物体在空间域上位移的算法.利用傅里叶变换的自配准性质和位移特性,用极坐标形式下连续图像相位谱的差直接估计运动目标的位移,并进一步推广用于解决高速公路上视频交通监测中车速的非接触式、动态和高精度测量.与传统的寻找迪拉克峰值的方法相比,该算法先求出相位谱的差,再用其周期数来估计位移的算法简单明了,由于其无需重新变换回空间域,从而节省了处理时间,具有更好的实时性,且精度高,实验证明其分辩能力不低于一个像素,其平均测速精度不低于95%.     

多轴激光位移测量同步采样技术

采用基于广播总线的同步采样技术,提出6轴高精密XY工件台激光位移测量的同步测量架构.设计专门的同步动作控制器和同步信号总线,实现6轴激光位移测量系统的同步采样,提高了数据采样频率.结果表明:6个激光测量轴之间的同步采样时间误差最大为1.616ns,并由此引起的位移测量误差是0.808nm;在硬件读取数据方式下,6个激光测量轴最高采样频率可达640kHz.     

基于加速度多重基线校正的移动车辆下桥梁动位移间接测量方法

针对桥梁荷载试验中传统的动位移直接测量方法设备仪器安装复杂、操作难度大代价高、甚至在特殊条件下难以实现等问题，以现有相关研究成果为基础，提出一种基于实测加速度动静分离和多重基线校正策略的桥梁动位移间接测量方法。通过对加速度数据进行基线校正消除其整体偏移误差，利用快速傅里叶变换滤波消除高频噪声干扰，动静分离得到准静态和自由振动响应并分别积分后叠加。考虑动静响应特征差异提出一种新型多重基线校正方法，实现了趋势项误差的有效消除。基于所建立的位移估计方法框架和流程，通过20~40km/h多种车速下实桥现场动载试验获得的加速度和直接法动位移测试数据，对本文方法进行了试验验证。动位移估计值与直接测试值时程曲线吻合程度良好，峰值相对误差1.68%~5.29%，表明所提出的动位移估计算法具有较高的精度和工程适用性。     

开关柜母排多点面阵测温与温升异常辨识方法

针对单点传感测温难以全面准确识别高压开关柜过热故障的问题，提出一种以低分辨率多点面阵测温取代传统点测温的新方法及其技术实现.首先，提出低分辨率红外阵列传感器的开关柜温度状态多点传感检测技术，获取开关柜电缆室母排与电缆连接处的多视场温度分布数据.其次，在实现过热区域定位的基础上，建立k最近邻(KNN)算法温度故障辨识模型，识别开关柜母排故障状态.最后，搭建开关柜温度状态监测平台，采集数据并分析.实验结果表明，多点面阵测温不仅适用于开关柜状态监测要求，且其温升异常检测方法可有效实现过热故障的区域定位与识别分类.     

古建筑彩绘梁整像素位移自适应搜索解算方法

通过在构件表面喷涂均匀散斑并拍摄变形前后的图片,采用数字图像相关法（DIC）可实现构件位移的非接触式测量. 针对古建筑木梁彩绘图案灰度不均,导致传统DIC在整像素位移解算时识别效果差、计算效率低的难题,提出修正的自适应十字模式搜索法（IARPS）进行整像素位移解算. 首先,预估第一个搜索点的搜索半径,在该半径内进行穷举搜索;然后引入自适应十字模式算法,通过小菱形搜索实现整像素位移的解算. 采用散斑图模拟位移及装饰有彩绘图案的木梁压弯实验,将IARPS与DIC中常用粗-细搜索算法进行对比,结果表明,IARPS方法能有效克服粗-细搜索算法局部计算不精确的缺陷,且IARPS的计算效率可提高71.6%,为将DIC应用于古建筑彩绘梁的非接触式位移测量提供了一种新的解算方法.     

基于数字图像处理技术的多点动态位移监测

为了解决传统位移测量难以找到参考点、动态采集数据量大和多路同步难以实现的困难,开发了基于数字图像处理技术的多点动态位移测量系统.采用基于区域生长的曲面拟合标定方法和窗口形心跟踪算法,确定物空间与像空间坐标系之间的对应关系,通过比较形心处像素变化得到位移.采用磁盘阵列和同步信号发生器保证海量数据处理和多路相机之间的同步.对振动台上的4层钢框架结构进行了动态位移监测,结果表明:系统可以实现多路动态二维位移的同步采集和处理,位移精度达到0.1mm,同步精度为10ms.     

激光质量测量的自适应衰减控制技术研究

针对激光光束质量测量的激光光强高精度控制问题, 提出一种自适应衰减调节激光光强度的方法。该方法基于单片机控制算法, 利用PC机反馈的光斑图像灰度差值计算得出激光光强需要衰减的倍数, 并通过衰减轮电机控制两组衰减片组合完成对激光光强度的自适应控制, 实现了成像系统闭环控制激光光斑强度, 从而快速、 准确地得到特定光强度的激光光斑图像。实验结果表明, 该方法与以往衰减控制相比,能准确地得到高精度灰度值激光光斑图像, 激光光束质量单次测量时间为5 s, 系统测量时间为3 min。     

基于激光测距的非接触式齿轮倒角轮廓测量系统

为了满足倒角齿轮的倒角轮廓测量需求,采用先进的计算机检测与控制技术及现代化的传感器技术,研制了一种非接触式齿轮倒角轮廓激光测量系统.测量系统以计算机为控制中心,用激光位移传感器和光栅尺获取数据,利用X-Y精密移动平台实现测量位置的准确定位,实现了倒角轮廓的测量.实验表明,测量系统精度满足倒角齿轮测量的工业应用要求.