基于单片机和CAN总线的信号测量和数据传输

介绍了利用单片机测量信号的时间长度和利用CAN总线技术进行数据信息传输的方法、硬件接口电路及相应的软件应用程序及其在直升机旋翼共锥度测试系统中的应用.该方法在直升机上的应用从根本上改善了以往直升机旋翼共锥度测试中信号传输速度慢、稳定性差、误码率高的缺点,将传统的模拟传输改进为更可靠的数字传输,为直升机旋翼测试的顺利进行提供了保障.     

直升机旋翼共锥度测量系统的设计与实现

基于视觉技术提出了一种应用高速摄像机测量直升机旋翼共锥度的新方法,给出了系统总体的设计方案并对成像误差进行了分析.基于相似性准则,讨论了直升机动平衡旋翼台模型中关键部件参数的计算方法.提供一种简洁快速的摄像机内部参数标定方法.通过相关实验验证了标定算法的精度.围绕滤波与边缘检测技术设计了图像处理软件,实验结果表明测量系统误差精度在1.5mm内.     

标准桨叶挥舞参数测量及定位参数校准技术研究

为准确测量直升机标准桨叶在动平衡试验中的挥舞参数,该文采用桨叶切割激光光路方法把位置参数转化为激光脉冲时序参数,实现桨叶挥舞参数的非接触测量.通过补偿算法降低桨叶挥舞角自身引起的非线性误差,利用测量装置本身的激光器和时序算法对测量系统的安装参数进行定位校准,用一组标准厚度的模拟桨叶标定桨叶挥舞参数测量装置.试验结果表明,测量系统的测量不确定度满足标准桨叶校准的技术要求.该方法实现了标准桨叶挥舞参数的测量,而且测量结果可溯源到几何量标准.     

基于立体视觉的直升机旋翼桨叶三维动态变形测量

针对直升机旋翼桨叶变形测量难度大的问题,构建了一种随旋翼旋转的立体相机系统;设计了一种快速精确组网测量旋翼桨叶变形量方案,提出了桨叶三维动态变形量测量方法。理论分析和仿真实验表明,提出的直升机桨叶摄像测量方法具有精度高、速度快、便携式特点,同时通过地面实验验证了该方法的可靠性和鲁棒性。在直升机定型试飞中,可以高速率、高精度获得直升机旋翼桨叶三维变形量和表面结构,具有较好的应用前景。     

基于全景视觉技术的旋翼共锥度测量系统的设计及实现

在深入分析以往旋翼桨叶共锥度测量手段的基础上,提出了一种基于全景视觉技术的旋翼共锥度测量的新方法。由全景图像球面还原算法原理,推导出了一组用于计算桨叶锥度差的逆投影公式。利用同步电路控制摄像机拍摄实现了对目标桨叶的实时提取,并对全景图像的解算方法进行了相应研究。应用脉冲耦合神经网络(PCNN)对全景图像进行初次分割,重点介绍了在此基础上结合区域标记法对桨叶图像进行特征提取的过程并取得了很好的识别率。实验结果表明,该测量方法对于桨叶锥度差的计算具有较高的精度,可以应用于未来的实际生产过程。     

小型单旋翼无人直升机系统的设计与实现

针对无人直升机动力学建模与飞行控制方法研究的问题,构建了一个由空中飞行平台、数据传输设备以及地面监控平台组成的小型单旋翼无人直升机验证系统.系统中空中飞行平台由Raptor-50型直升机和自主研制的飞行控制系统组成,可以实现不同飞行模态下飞行状态的测量与记录功能;数据传输设备完成小型单旋翼无人直升机机载电子设备与地面站间的通讯传输功能.地面监控平台用于监控飞行状态以及实现人机交互等功能;地面监控平台用于监控飞行状态以及实现人机交互等功能.通过实际的飞行测试,所构建的系统能够满足小型单旋翼无人直升机系统建模与控制方法的研究内容对系统性能的要求.     

微型四旋翼直升机控制系统设计

微型四旋翼直升机是由4个电机作为动力装置,通过调节电机转速来实现飞行的无人机系统.首先,文章在滑流理论的基础上介绍了微型四旋翼直升机飞行原理;其次,提出微型四旋翼直升机的飞行控制系统整体架构;第三,讨论了内环姿态控制规律,并通过simulink对所建立的俯仰通道进行仿真,仿真结果表明,设计的控制规律有良好的实时跟踪控制...     

连续油管长度激光多普勒在线测量系统

根据油田开发的实际需要,设计了一种基于激光多普勒测速原理的连续油管长度激光多普勒在线测量系统.该系统采用双光束型光路,以半导体激光器为光源、以光电倍增管作为光电探测器,通过接收运动油管表面的散射光,经数据采集和信号处理系统,测量出多普勒频移,最终得到下井油管的长度.该测量系统具有精度高、结构简单、性能稳定、适合现场作业的要求等特点,应用前景良好.     

基于自适应逆控制方法的小型四旋翼无人直升机姿态控制 

以上海交通大学工程训练中心运动控制实验室自行研制的小型四旋翼无人直升机为研究对象,搭建了姿态控制实验系统.根据牛顿 欧拉方程建立了小型四旋翼直升机的动力学模型,首次将自适应逆控制（AIC）方法运用于小型四旋翼直升机控制系统中,实现了小型四旋翼直升机的姿态稳定控制.仿真结果和实际飞行实验表明,AIC方法在小型四旋翼直升机姿态控制中具有很好的实时性和鲁棒性.     

脉冲激光引信信号处理技术研究

分析了六象限脉冲激光引信的工作原理,以直升机为目标,建立了识别直升机旋翼和机身目标信号的识别准则.分析了对信号进行预处理的必要性及信号预处理电路的功能,用DSP硬件和软件实现了在复杂环境下判断有无目标以及当有目标时判断目标的距离与方位,给出了相应信号处理的软件流程.实验结果表明,用DSP技术实现脉冲激光引信信号处理是可行的.     

自适应原则在激光准直仪中的应用

介绍了根据光学自适应原则设计的外差自适应激光准直系统。包括确定主要噪声因子以及对主要噪声因子实现光学自适应设计。该光学系统可以自动消除由于光束平移和角漂对测量产生的误差。同时允许在测量过程中将测量元件移出光路之外，因此可以用于同轴度测量。实验表明：该系统比其它准直仪具有更高的分辨率和稳定性。与ＨＰ公司双频激光准直仪相比具有相同的分辨率和稳定性，而没有近程死区，实现了状态测量，具有广泛的应用范围。该系统的设计表明：光学自适应原则对精密仪器的设计是非常有效的     

结构光三维角度测量系统位姿参数优化研究

为提高结构光目标角度测量的精度,对结构光系统结构参数与角度测量精度的关系进行了研究。首先,从结构光测量原理出发,分析了影响角度测量精度的主要系统结构参数;其次,对结构参数影响角度测量精度的规律进行了仿真研究,提出了优化的结构参数取值范围;最后,通过实验证明:该优化参数可有效提高转角测量精度,为后续基于结构光的3D四轮定位仪的改进方案奠定设计基础。     

光学外差法检测超光滑表面粗糙度

随着加工技术的发展,超光滑表面粗糙度的测量变得越来越重要．讨论了一种利用光学外差法检测超光滑表面粗糙度测量系统,采用Ｚｅｅｍａｎ效应激光管得到差频光束,提出了新的优化测量光路．该光路仅使用一个半波片改变一路光束的偏振态,不仅克服了以前广泛使用的类似测量系统中光路具有可逆性的缺陷,保证了系统的稳定性,且同时使接收端光束的偏振态方向一致,使干涉信号可见度最大,提高了系统的信噪比和测量精度．采用两光束同心聚焦扫描方法可实现表面粗糙度的绝对测量．光路结构简单,实用性强．通过样品测量研究了本系统的测量稳定性和测量精度．结果表明,系统对表面粗糙度测量精度均方根值小于１ｎｍ．     

FPGA在激光一维位移测量系统中的应用研究

针对目前结构健康监测中对一维位移测量系统的要求 ,讨论了利用 FPGA器件实现一维激光位移测量系统硬件处理核心电路 ,将传感器驱动、光斑中心位置计算及计算机接口集成到一个芯片中 ,实现了测量速度的提高和系统的小型化 ,从而满足了位移测量中现场动态测量需要     

反射式激光测速系统

设计一种用于气体炮的反射式激光测速系统.该系统不仅可以测量气体炮弹丸的着靶速度,而且还可以测量弹丸速度在碰撞过程中的连续变化.研究了该测速系统在工作过程中的功率衰减特性,分析了影响系统测量精度的主要因素,最后确定了该测速系统的测量不确定度优于1.0%.     

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。     

超高速微小碎片激光测速系统研制及应用

地面超高速模拟实验是研究微小空间碎片撞击效应经济有效的手段,其中等离子体加速器为微米量级碎片的主要地面模拟设备.本文研制了在等离子体驱动微小碎片加速器系统并应用于高速飞行微粒速度测量的激光测速系统.该激光测速系统工作原理是.利用主动激光照明,在颗粒飞行路径上形成光墙,通过检测颗粒通过光墙形成的散射激光,得到微粒到达光墙的时间,利用飞行时间法进行高速微粒速度测量.在激光测速系统原理测试实验中,采用信号响应上升时间小于10 ns,电子渡越时间小于20ns的高灵敏、快响应的光电倍增管,原理试验测得该探测系统的响应时间仅为约70 ns.该响应时间小于速度为15 km/s的颗粒通过3～5mm厚度的片状激光束的理论时间,并验证了该系统灵敏度高、响应时间快的特点,可以满足超高速微粒(8～20 km/s)通过3～5 mm激光墙的时间阈值(约0.1 μs)的需求.目前,激光测速系统已经应用于等离子体加速器发射超高速微粒的试验中,能有效测量等离子体加速器所发射的高速微粒的群速度,对15 km/s及以上速度的超高速颗粒亦能捕捉到有效信号,实现对微粒速度的测量,达到了良好的预期效果.在等离子体微小碎片加速器上开展的超高速撞击试验中,激光测速系统能够实现无损在线速度测量,对等离子体加速器上开展的超高速撞击试验提供了重要帮助.     

Self-Collimation for Two-Dimensional Micro-Angle Measurement in Space

How to measure the two-dimensional attitude angle of space target and achieve stable tracking and aiming has become an important problem. The self-collimation is often measured via one-dimensional motion of the object in space. This paper proposes a micro-angle measurement system based on self-collimation to obtain the two-dimensional angle information of moving objects in space, and a thrice reflecting optical path structure is built to improve the compactness of the system. First, by establishing a posture angle measurement and decomposition model, the two-dimensional deflection angle value of the reflecting mirror is derived from the rotation angle equation; Second, the self-collimating measurement process is simulated to show the relationship between the reflecting mirror rotation angle and the imaging spot distortion of detector; Third, a two-dimensional micro-angle experimental platform is established based on the Position Sensitive Detector(PSD). Finally, nonlinear error of PSD is improved by the cubic spline interpolation method. The case results show a 15% reduction in the angle error.     

激光线结构光数控测量系统的标定

介绍了激光线结构光数控测量系统的标定方法 ,该方法利用数控机床本身的坐标精度 ,利用三角测量原理直接在数控机床上标定出光片角 ,同时采用最小二乘法拟合出摄像机结构参数 ,通过建立激光中心检索表的方法 ,修正由于参数标定所带来的误差 ,并采用神经网络拟合修正系数曲线 ,提高插值精度 .