便携式视力计及暗焦的测定

本文介绍了一种新颖的便携式视力计,并将其用于无刺激情况下人眼的调节状态(即暗焦)的测定,发现所测得的暗焦结果与其它两种视力计即偏振式游标视力计和激光散斑视力计测得的暗焦结果相同。便携式视力计使用方便,测试迅速,测量精度高(误差小于0.150).既可在正常光照条件下测暗焦,也可用于普通验光。     

光学系统MTF测量中的自动背景校正方法

为避免光学系统传递函数(MTF)测量中手动背景校正方法的诸多弊端,提出了自动背景校正方法,这种方法能够准确去除线扩散函数中的背景,并且不受周围环境光照不稳定的影响。将这种方法应用在数字傅里叶法MTF测试中,完成了对镜头MTF的测试。试验结果表明,测试平均误差小于5％。     

基于图像测量技术的微透镜定焦方法研究

简要描述了基于图像处理方法的微透镜阵列,焦距测量方法。该方法采用图像处理技术解决测量中的定焦问题。文中介绍了几种清晰度评价函数。并对其定焦的精度进行比较,选出较优的算法用来判断焦点位置。实验证明使用该方法可以满足微透镜焦距测量精度要求。     

小型数字投影结构光三维测量仪镜头设计

为了解决三维测量仪器的小型化问题,设计了一种数字投影结构光三维测量仪光路结构,并用Zemax软件进行了性能优化。该结构分为投影光路和照相光路,投影镜头采用反远距结构,由5片透镜组成,全视场调制传递函数大于0.35。照相镜头采用双高斯结构,由6片透镜组成,全视场调制传递函数大于0.12。两镜头口径均小于14mm,长度小于40mm,像面照度均大于90%,可以对80~120mm远的物体进行测量。投影图像像素密度为1 028×768,相机拍摄图像像素密度为1 280×960,在工作距离100mm处可以测量28mm×21mm的表面。镜头全部采用球面透镜。该结构具有测量精度高、成本低、加工容易、体积小等优点。     

恒定微压下微小流量的非定常流测量方法

为了精确测量微小流道中的微小流量,提出了用非定常流等效定常流进行恒定微压下微小流量测量的新方法,推导出了非定常流等效定常流进行微小流量测量时的水头适用条件.利用流体力学拉格朗日积分建立非定常流的非线性微分方程,用Matlab软件对非线性微分方程进行了数值解析,得出该测量方法的理论误差,数值结果表明在不考虑测试管段沿程阻力的条件下,被测试件过流面积与测试管断面积比值越小,非定常流与定常流条件下的测量结果差别越小.依据所提出的测量方法建立微小流量非定常流测量装置,实测结果与理论计算结果吻合良好.计算和试验表明:在满足水头适用条件且被测试件过流面积与测试管断面积比值小于3.422%时,非定常流测量方法测试精度可保证在2.27%以内.     

基于共焦法的透镜厚度测量系统设计

研究通过分析共焦法检测透镜厚度的原理,并结合实际,给出了共焦光学系统的设计指标及要求,据此设计了一套共焦光学系统,结合光纤、耦合器、光谱仪等设备构成了基于共焦原理的透镜厚度测量系统。文中分析了本共焦光学系统的公差,分析结果表明,所给公差相对较宽松,整个光学系统设计合理,且在此公差下,本光学系统仍能清晰成像。本系统的测量范围至少为15 mm,可以有较广泛的应用。对于普通的K9玻璃,本检测系统的测量范围可达23.4 mm,测量精度为1μm。     

基于ARM处理器LPC2119的光电距离测量仪

利用凸透镜成像原理,用普通摄像头镜头和CMOS图像传感器加上ARM处理器,可构成简单实用的距离测量系统.该原理中物距和像高成线性关系.用CMOS图像传感器获得数字图像,用ARM处理器对数字图像进行处理,就可以得到物距.试验结果表明,该测量仪能够测量距镜头10～50cm内的距离,测量误差在±0.5mm以内.     

适用显微镜质量测试的高分辨率测量镜头设计

利用Zemax光学设计软件设计了一款适用于光学成像尺寸为38mm的互补金属氧化物半导体(CMOS)型工业相机的高分辨率测量镜头,该工业相机用于自动化定量分析检测显微镜像差。通过数码图像处理的方式去评判显微镜物镜性能的好坏。在满足性能要求基础上,对普通的测量镜头结构加以优化,使得测量镜头拥有非常高的分辨率。该镜头焦距为36mm,后工作距约为32mm,视场像面高度为36mm,在90lp/mm处,中心视场调制传递函数(MTF)值大于0.45,边缘视场MTF值大于0.25。     

基于电涡流传感器的微位移测量系统的设计

针对金属物体微位移测量困难的问题,设计了一种基于电涡流原理的位移测量系统。文中使用一种新型桥式结构设计了系统的硬件电路,完成金属物体的位移量到电压量的转换;使用软件拟合的方法对传感器信号进行非线性补偿和温度补偿,提高传感器的测量精度以及稳定性。测试结果表明,在0～2 mm量程范围内电涡流传感器位移测量系统的线性度小于0.75%,最小仅有0.25%,满足金属物体微位移测量的要求。     

随机模式投影双目测量系统中的单目测量方法

针对基于随机模式投影的双目立体测量系统的特点,提出了一种由单摄像机-投影器构成两个单目测量单元的测量方法。首先给出了一个简洁有效的标定算法,该算法只需从不同角度拍摄随机光场在普通白板上的图像（称为标定图像）,就可以标定纯随机模板上每一点经投影镜头发出的光线。无需标定投影镜头畸变,且精度不受投影镜头畸变的影响。然后将随机光场照射下的被测物体图像与标定图像进行亚像素精度的像点匹配,根据三角测量原理获取物体表面的三维点云数据。最后采用标准平面对该方法进行测量精度验证,并给出了具体的测量实例。实验结果表明：平面度测量精度为0.0175mm,不确定度<0.05mm(3σ)。由于采用单目测量单元进行测量时,空间一点无需在两个摄像机视场内均可见,因此避免了因局部高光、被测物体自身遮挡等原因引起的三维测量数据丢失,有效地弥补了双目测量系统的不足。     

快速Arclet变换及其在工业CT图像圆测量中的应用

为了准确描述工业CT图像中的圆形结构,提出一种基于多尺度几何分析工具Arclet的圆测量算法。首先,通过分析单尺度Arclet基函数间的空间关系,设计了单尺度快速Arclet数字变换算法;基于该Arclet数字变换,提取出单尺度上的候选圆特征。然后,考虑Arclet相邻尺度基函数间的空间关系并结合多尺度四叉树结构,按照从根到叶的方向,依次对相邻尺度间的候选圆特征进行取舍。最后,融合各尺度剩余的候选圆特征,得到提取结果,并根据提取结果计算出半径等圆参数。基于实际工业CT图像进行了圆测量试验,结果表明,最大半径绝对误差的绝对值0.1mm,最大半径相对误差的绝对值0.5%;即使对原工业CT图像引入不同强度的高斯噪声,测量结果依然满足要求。本文提出的工业CT图像圆测量算法对噪声干扰具有很好的抑制能力,能满足准确描述工业CT图像中圆形结构的要求。     

作动器齿环的机器视觉检测系统设计与应用

基于计算机视觉检测原理,提出了齿环视觉检测系统总体设计方案。根据作动器齿环的结构和质量要求,采用LED背光源的照明方式,通过CCD相机和大远心镜头采集齿环图像,构建了系统的硬件部件,使用HexSight视觉软件对图像进行处理。检测结果表明,该系统能准确判断零件的缺齿、表面瑕疵等缺陷及模具编号信息,系统的检测精度可达0.03 mm,并且结构简单和操作方便,能够满足齿环精密检测的要求。     

三维测量工业内窥镜的双目光学系统

针对国内工业内窥镜只限于观察,无法满足工件三维尺寸测量的现状,设计了一种探头外径为6 mm并且可以向任意方向弯曲的三维测量工业内窥镜,并介绍了该内窥镜的双目光学系统及镜体内部结构的设计。首先,基于双目立体成像的原理,提出了一种具有双物镜、单图像传感器的新型双目光学系统。其次,根据光学系统的技术要求,设计了内窥镜的头部结构。考虑到一些工件内部结构比较复杂,分别设计了内窥镜的可弯曲结构以及后部操控机构以方便一些精密工件的检测。最后,通过三维图像处理软件对待测物表面两个特征点进行长度测量试验,得到了两个特征点的间距。实验结果表明：待测物表面两个特征点的长度测量误差在±0.2 mm内。该系统基本实现了工业内窥镜的三维测量功能。     

一种光学点温测温仪系统设计

针对红外测温仪测温准确性不高,易受环境、距离、辐射率等影响的问题,设计了一种新型的光学点温测温仪,该测温仪以光学和热学理论为基础,结合应用点像望远镜原理,利用自聚焦透镜替代二次透镜,通过光纤在像面接收光波并传输转换至电信号处理单元,真正实现了点温测量,最后,提出了系统软硬件设计的原理和方法.经过精确的标定和调试,其结果...     

Measurement method and pipe wall misalignment adjustment algorithm of the pipe butting machine

This paper presents a runout measurement method and a novel finite grouping method to predict and optimize the rotational angle and translational displacement of butting pipes to minimize pipe wall misalignment (PWM). This study develops a method to minimize the PWM of the pipes excluding the positions of welding seams. In this method, the measurement data are divided into finite groups and the criteria are created to identify the positions of welding seams and eliminate the effect of the welding seams. Finally, the rotational angle and translational displacement of the butting pipes are optimized to minimize the PWM. A butting machine is designed to implement this method. The machine is benchmarked by a standard smooth pipe to minimize system errors. Three butting experiments have been performed with welded pipes of diameter 406 mm. The comparison shows that the computation results agree with the experimental results very well. The maximum PWMs in three experiments are less than 1.87 mm, which satisfies the butting requirements, that is, a PWM of less than 2.0 mm. Then, the uncertainties of the measurement results are discussed.     

激光差动共焦透镜中心厚度测量系统的研制

基于高精度光学共焦定位技术研制了一种全新的非接触透镜中心厚度测量系统,该系统利用差动共焦技术的高轴向层析特性和轴向响应曲线的绝对零点对被测透镜的前表面顶点和后表面顶点分别进行精密瞄准定位;同时,利用激光干涉仪获得透镜前、后表面顶点的位置坐标;然后通过光线追迹算法计算透镜中心厚度,进而实现了透镜中心厚度的高精度非接触测量。实验结果表明,该系统测量精度高,测量标准差小于1μm,满足透镜中心厚度测量的精度要求。     

Research on three-dimensional trajectory parameter measurement of industrial products

Three-dimensional trajectory parameter measurement of industrial products is the key technical criteria that drives the product qualification.It has recently become one of the hotspots in the measurement field.This paper presents a method for measuring the eyeglass frame parameters using the inner trajectory as measurement object.The three-dimensional parameters can be measured and calculated from top view and front view.The preprocessing is performed to ensure the reliability of data acquisition.The necessary derivation and explanation for formulas of important parameters are provided.A standard square board is used as the template and is measured multi-times to verify the measurement method.The experimental data are processed and the type A uncertainty is calculated,which concludes that the measurement results are convincible and comply with the product standard,and the proposed method is correct and the design requirements are met.     

全视场外差短相干形貌测量技术

针对工业检测中对微米量级测量精度、秒级测量时间的检测需求,提出了全视场外差短相干形貌测量方案。本方案采用短相干光源,实现大步长测量,节约扫描时间;采用全视场外差技术,实现干涉轮廓的快速反演,在抑制振动、直流噪声对测量精度影响的同时,提高数据反演的效率。搭建了实验验证系统,对测量时间和测量精度进行了实验验证,结果表明,系统的探测时长小于10 s,测量精度优于2μm。后续经进一步优化设计,探测时间可小于5 s,探测精度优于微米量级。该方案具有测量速度较快和测量精度较高等优势,在对效率要求较高的工业检测领域具有一定的应用前景。