基于双向黑白比的光电编码器码盘刻线均匀性检测

针对目前常见的编码器输出电信号处理方法不能准确地反映码盘刻线均匀性误差的不足,提出了基于双向黑白比的光电编码器码盘刻线均匀性误差检测方法。利用工业数码相机进行码盘图像采集,获得光电编码器码盘精码码道的局部图像,通过图像处理进行码道边缘提取,求取双向黑白比,以双向黑白比计算各条刻线线宽的相对差,以线宽相对差的变化范围作为码盘的刻线均匀性误差。该方法以距离黑白比代替弧长黑白比,操作简单、易于实现;同时该方法不受码盘材料、尺寸的限制且不受检测系统安装误差的影响,适应范围广、精度高。最后通过实验验证了该方法的可行性。     

编码器用圆光栅调整系统偏心位置计算方法

编码器圆光栅装配过程中,编码器主轴的回转中心与圆光栅码道基圆中心之间的安装距离对编码器信号输出精度有较大影响。为了提高编码器圆光栅装配过程中偏心检测的效率和检测精度,便于后续进行偏心调整,提出了一种计算编码器偏心角度位置及偏心值大小的方法。通过对光栅码道图像的特征提取及数据分析,计算码道基圆上不同位置的横坐标最大值,得到光栅偏心位置及偏心值大小。实验结果表明,这种方法能够比较有效的计算出光栅的偏心位置及角度,用这种偏心计算方法的调整系统具有较高的偏心调整精度和调整效率,同时能够降低码道加工误差对调整结果的影响。     

基于改进CORDIC算法的光电编码器正交性误差测量

通过对小型光电编码器输出的光电信号精度误差来源进行研究,得出了正交性偏差是其主要误差来源的结论。针对光电编码器输出信号正交性误差的测量,引入了一种改进的坐标旋转数字计算机算法。该算法是在传统坐标旋转数字计算算法的基础上,通过改进其迭代结构得到的,能够很好地实现对光电编码器输出信号的正交性误差进行动态实时测量。MATLAB软件仿真结果显示,与其他方法相比,利用该方法测量的正交性误差范围明显更小、检测精度更高且运算速率更快。     

弹丸质心偏心测试设备的标定与校准方法研究

质心偏心对弹丸的飞行稳定性有着较大的影响.为测量弹丸的质心偏心量化特征量参数,研究出了弹丸质心偏心测试设备.该设备属于非标设备,需要一套完备的标定与检验方法.本研究通过使用标准样柱的方法,对三点式质心偏心测试设备的质心传感器距离L、偏心传感器距离Le、传感器系数以及传感器与测量基准面L1值进行了标定与校准.在系统误差存在的条件下,本研究所提出的方法的质心误差和偏心误差均远小于设备精度,可准确的为三点式质心偏心设备进行标定与校准.     

光电编码器误差补偿及精度校验

编码器由于码盘刻划精度、轴系跳（晃）动、安装工艺、环境干扰等原因,必然存在误差。为了提高编码器的精度,减小测量误差,本文首先针对编码器误差源进行了分析,并提出了基于BP神经网络的误差补偿方法,在实际应用中经过补偿后误差由20″提高到了2″以内,然后对其进行了精度校验,此校验方法主要利用激光干涉仪对编码器相对转角量进行检测。最后利用LabVIEW虚拟仪器对此校验系统进行了设计,并对实验所得数据进行了数据处理和分析。     

准绝对式距离码编码器的研究

为了减小光学轴角编码器的体积,提高测量的精度,研制新型距离码编码方法.码盘刻划两圈码道,外圈为28800对线的增量式主光栅,内圈刻有200个区域标记点,通过判断两个相邻标记点之间的主光栅对数来确定码盘所处的绝对位置.通过对主光栅的计数和对莫尔条纹信号的细分,码盘的测角分辨力可达到0.005″,精度为0.26″.     

基于面阵探测器的绝对轴角编码器的细分技术

为了解决码盘尺寸和分辨率之间的矛盾,提出一种基于面阵探测器的绝对式轴角编码及细分技术。该细分技术能够在不改变码盘现有编码方式的基础上提高编码器的分辨率,并且有利于码盘的安装和调节.码盘经过准直光束照明之后经过成像物镜放大,经光学放大后的码盘图像被面阵光电探测器接收,然后分别利用图像处理技术读取粗码和利用探测器像素的空间均匀性进行细分,得到由粗码和精码共同构成的角度信息.根据编码原理组建编码器系统并通过实验验证该细分技术的可行性.此外,对影响角度测量准确度的一些因素也进行了分析,分析表明,光照和对焦是2个影响测量的主要因素.实验中,系统可以将角分辨率由13位提高到18位.     

单道绝对式光电轴角编码器

介绍了一种新型的单道绝对式光电轴角编码器及其特点．在编码器的码盘设计上采用了一种全新的绝对编码技术(文中称为简码)，利用这种编码技术制作的码盘图形简单，制作方便，精度高．这种编码器的出现将对绝对式编码器的应用途径产生重要影响．     

小型光电编码器细分芯片的设计

为了实现在不增编码器体积和码盘刻线数的前提下提高中低精度小型光电编码器分辨力,设计了一种适用于小型光电编码器的细分芯片。首先,分析目前电子学细分方法的优缺点,折中分辨率、精度、电路复杂性和可集成性等因素,在相位调制理论基础上提出了把对空间相位位移的测量转化为对瞬时周期时间差值的测量的细分算法,并结合算法原理进行芯片架构总体设计。其次,利用Cadence软件设计了信号细分处理芯片的各个模块电路。然后,对芯片总体电路进行仿真得到调制信号瞬时周期值。最后,将细分后的测量角位移结果与理论基准值对比,并计算最终细分精度。实验结果表明:当光电编码器信号输入在1~100kHz频率范围内,该细分芯片可以实现对光电信号的0~100倍细分。在输入100kHz时细分精度达到0.4571′。与同类处理电路相比具有集成度高、细分辨向功能统一、可移植性好等特点,有一定的工程应用价值。     

优化夏克哈特曼波前传感器的光斑质心探测方法研究

夏克哈特曼波前传感器的光斑质心探测精度对光学系统的波前检测至关重要。研究了质心探测误差的来源,提出了一种子光斑自动优化探测窗口法结合基于自适应阈值分割的强度加权质心算法的方法。讨论了该方法中窗口大小、质心算法对光斑质心精度的影响,并通过仿真和实验分析了算法的质心探测精度对噪声影响的鲁棒性。实验结果表明:当信噪比高于4时,自适应光斑质心算法质心定位的平均探测误差为0.058 pixel,相对于传统算法降低了约40%;将该探测方法运用至夏克哈特曼波前传感器中,与传统质心探测法相比,最大质心偏移量由传统方法的0.92 piexl下降至0.2 piexl。证明了算法的稳定性和探测精度。     

基于面阵CCD的双边跟随式带钢测宽仪设计

为解决现有带钢宽度实时检测技术检测精度不高的问题,设计一种基于面阵CCD(电荷耦合器件)的双边跟随式带钢测宽仪。采用面阵CCD相机采集带钢边缘图像,减小边缘成像误差;针对带钢高速运动过程中上下抖动较大的情况,采用双边跟随式的方法使相机跟随带钢边缘移动,减小面阵CCD相机视场角误差;采用大小双视场ROI(感兴趣区域)差分边缘检测算法检测带钢边缘,减小因铁屑掉落和带钢边缘突变产生的误差。现场检测结果表明:设计的带钢测宽仪可对边缘不平整、上下抖动较大的带钢进行有效检测,且能有效避免铁屑掉落和边缘突变带来的误差;双视场ROI差分边缘检测算法精度可达0.055 mm,算法帧率达46 F/s,宽度总体精度可控制在1 mm以内,测量帧率达20 F/s,满足高精度与实时性检测的要求。     

二级轴角变换光电编码器

本文讨论了0～256π范围内实现二进制编码器的工作原理，并对实现空间二进制编码器传动系统及码盘系统进行了计算与精度分析，同时对粗、细编码盘的校正进行了讨论。由于大角度采用空间编码、使机构和电路大大简化，提高了抗干扰能力，对实现雷达测角及数控机床加工过程中的尺寸检测有着广泛的实用性。     

用CMAC预测红外图像的目标轨迹

为了有效地提高目标的捕获概率,进行红外图像目标跟踪时,必须预测目标的质心和姿态.采用CMAC估计器可以有效地解决常用预测算法运算量与预测精度之间的矛盾.CMAC估计器先用线性模型进行训练,然后预测目标的质心和姿态.CMAC每帧用实际误差训练一次,以减少其预测误差.CMAC具有很高的预测精度,且运算量少,适应目标跟踪的实时处理.实验表明:CMAC能精确预测目标的质心和姿态,适应模型变化,具有鲁棒性.     

基于多传感器的AGV定位误差校正方法研究

针对自动导引运输车(Automated Guided Vehicle,AGV)系统中定位误差问题,基于一种快速响应(Quick Response,QR)码地标系统和新的编码器安装方法,提出了一种视觉定标方法和S形曲线修正算法.视觉定标方法通过QR码内嵌入标签号和位置信息,利用相机识别到QR码后,提取QR码特征点在网络中的位置,通过计算当前QR码与AGV之间的位置偏差和姿态对AGV校正.S形曲线修正算法通过左右编码器记录的路程差对AGV进行位置偏差校正.结果表明,本文将以上两种方法组合使用,补偿了编码器大角度范围变化下积累的误差.     

在人脸图像中确定嘴巴位置的方法

利用迭代式阈值选择算法在人脸的下半区域进行阈值化处理,无需人工干预就可得到嘴巴鼻子等区域,且很好地改进了传统的二值化方法所造成的嘴部轮廓不清晰、连通性不好等缺陷;用腐蚀膨胀算法去掉较小的噪声点,用最小外接矩形近似表示各个连通区域的形状,根据嘴巴形状大小的先验知识确定嘴巴所在的连通区域;用嘴巴连通区域的质心表示嘴巴中心,利用Harris角点检测算法在原灰度图像的嘴巴区域中找到两个嘴角。实验结果表明,本文算法具有较快的速度和较高的精度。     

基于数字图像的单只燃烧器射流几何特征参数提取

提出一种燃烧器射流流场分析及几何特征参数提取的方法,实现流程包括:①采用加权中值滤波算法抑制射流图像离散点噪声;②采用种子区域生长算法将射流从图像背景中分割;③采用自适应边缘检测算法检测射流边缘像素点;④采用广义最小二乘法对射流边缘点进行线性拟合;⑤确定射流的几何中心线位置、中心角及射流扩展角等特征参数.研究结果表明,当处理图像噪声窗口为10×10,选择射流图像中亮度值最高的像素为种子,同时以5%为误差限确定生长准则时,整个流程消耗时间与精度处理的匹配最优.该燃烧器流场的实时测量与分析的方法具有较好的应用前景.     

高精度太阳方位检测圆弧算法

为了提高太阳方位检测的精度,提出基于圆弧检测的图像处理检测方式。以多云天气的太阳图像为研究对象,对图像进行灰度化、滤波、二值化、边缘检测等预处理,对太阳轮廓采点并计算曲率半径,根据曲率半径的频率分布或采样点与候选圆的符合程度筛选圆弧,用Matlab进行实验验证。实验结果表明:该方法可有效解决多云情况下的太阳方位检测,算法一平均检测精度为0.53′,算法二平均检测精度为0.42′,优于最小二乘圆拟合偏差方法和质心法偏差方法。     

可疑目标区域的机器视觉检测算法

可疑目标区域的确定是大背景中微小目标的机器视觉检测的一个关键问题.以棉花中污染物的检测为背景,根据人类的视觉注意机制,提出了一种可疑目标区域的机器视觉检测算法:首先采用主成分分析法(PCA)和离散余弦变换(DCT)算法对分块图像进行数据压缩,然后采用BP神经网络、支持向量积(SVM)模拟人脑对检测目标区域的识别.结果表明:分块图像大小、数据压缩算法和模式识别方法对识别能力有较大的影响;本文提出的检测算法可以确定可疑目标区域.在实验分析的基础上,提出了提高精度和速度需要进一步解决的几个问题.     

无线传感器网络中一种基于三边测量法和质心算法的节点定位算法

针对无线传感器网络在节点均匀分布的情况下节点定位精度较差的问题,提出了三边质心定位算法.该算法利用节点均匀分布的先验信息将质心定位思想引入到三边测量法中,通过计算相交圆的公共区域的质心来提高对未知节点位置估算的精度.仿真结果表明,三边质心定位算法与三边测量法相比有效地降低了未知节点的位置误差,提高定位精度.     

一种自动检测靶板角点的方法

靶板是立靶调炮速度测量系统的重要组成部分,针对传统的角点检测算法不能自动检测靶板角点的问题,提出了一种基于图像处理技术的靶板角点的检测方法。对CCD采集的靶板图像进行自适应平滑滤波提高图像信噪比,达到去除噪声和细节增强的目的,采用迭代式阈值分割算法分割靶板,通过形态学运算对分割后的像素点进行填充,利用连通域分析和链码法提取目标区域轮廓,利用多边形逼近算法对靶板轮廓进行逼近,利用逼近结果检测靶板角点。在CCD分辨率1280×1024,像元尺寸14μm,焦距50mm,测量距离5m的情况下,检测精度小于1.4mm,在立靶调炮速度测量中具有重要应用价值。