CCD目标灰度质心算法的动态误差分析

针对传统静态误差分析方法忽略目标运动对测量影响的不足,本文在分析运动对目标形状影响的基础上建立了灰度质心算法误差与灰度噪声、动态目标尺寸的数学模型,该模型表明当曝光时间内目标移动量远小于目标静态尺寸时,动态误差与静态误差接近;而当目标移动量与目标静态尺寸的比值大于6%时,灰度质心算法动态测量误差方差将比静态测量误差方差...     

边带峰值反射率拟合的光栅特征提取技术

针对高精度测量的要求,探索性地提出了一种多峰值反射率拟合的解调新方法。讨论了Levenberg-Marquardt算法在边波带峰值反射率拟合中的应用。根据光纤布拉格光栅对多波长光源的反射作用,研究光栅反射中心波长与各阶光边波带峰值反射率之间的关系模型,利用Lebenberg-Marquardt算法对光栅反射光谱进行特征提取得到特征参量表征传感信息。初步实验证明了该高精度解调方案的有效性和可行性,并分别获得了0.1℃的温度分辨率和0.5的应变分辨率,对高精度光栅传感系统的研制具有一定的供参考价值。     

微重力下低温液体质量测量技术进展

针对空间低温液体需要高精度质量测量技术的问题,提出了微重力下低温液体测量技术的几种方法,介绍了压缩质测法、光学质测法、压力-体积-温度法和射频质测法的测量原理及研究进展,并对上述4种测量方法进行了比较和评述,最后对微重力下低温液体测量技术进行了总结和展望.     

视觉坐标测量中特征点成像中心的计算

介绍了视觉坐标测量系统中特征点成像中心的计算方法。利用变尺度窗一阶微分期望法精确确定质心计算参加点数。通过线性插值增加质心算法的计算点数 ,最终实现成像中心的计算。实验验证了所提算法的正确性。     

基于夏克-哈特曼传感器的星载望远镜波前测量技术研究

精确的测量和控制星载望远镜的波前像差是实现高效空间引力波探测的关键。本文提出了一种基于夏克-哈特曼波前传感器原理的星载望远镜波前像差测量方法,该方法采用经过频域阈值去噪处理后的频域上的互相关算法,使用子孔径数20×16、微透镜尺寸0.279 mm×0.279 mm、焦距34 mm的夏克-哈特曼波前传感器对算法的测量精确度进行验证。对实际点源图像生成已知RMS离焦值(0, 0.22, 0.44, 0.66 nm),从而产生具有偏移量的点源图像。使用模式法进行波前复原后,计算复原波面和残余波面的RMS值,用于比较频域上的互相关算法和传统质心算法的测量精度。结果显示,随着实际离焦值的增加,质心算法的测量误差呈现上升趋势,分别为0.0966 nm, 0.1378 nm,0.1284 nm和0.1463 nm。频域互相关算法可以使夏克-哈特曼波前像差均方根(RMS)误差分别减少13%, 7%, 18%和14%,为空间引力波星载望远镜地面波前像差的高精度测试提供了重要参考。     

线阵CCD在高精度测量系统中的照明选择

本文讨论了线阵CCD在一非接触高精度测量系统中照明光源的选择问题。由于测量点多 ,要求测量速度、精度高 ,线阵CCD又处于运动状态 ,因此在光积分时间非常短的情况下 ,对物体的照明提出了较高要求。本文在实验基础上通过比较多种照明光源 ,找出了满足高精度、高速度测量系统测量要求的照明光源。     

一种改进的星点质心算法

本文结合图像传感器的实际像元感光区形状和像元填充率,提出了一种改进的质心算法.该方法根据不同像元感光区形状和像元填充率下感光区中心坐标不同的特点,通过修改传统质心算法中像元坐标的取值来提高质心算法的定位精度.在分析星点的灰度分布特点的基础上,明确了如何仿真产生一个星点光斑,并通过仿真实验验证了改进质心算法的有效性.实验结果表明:在理想情况和噪声存在情况下,改进质心算法的定位精度优于双线性插值质心算法和传统质心算法.     

定向扫描联合灰度加权质心的圆形回光反射标志中心定位方法

针对工业摄影测量中的圆形回光反射标志的中心定位方法进行了研究,提出了定向扫描联合灰度加权质心的圆形回光反射标志中心的定位方法,试验结果表明该方法提取时间仅为Canny椭圆拟合算法所用时间的1/3,与V-STARS摄影测量软件比较提取精度为0.033pixel.定向扫描联合灰度加权质心算法的定位精度和速度基本可以满足中等精度工业摄影测量要求.     

线阵CCD在高精度测量系统中的照明选择

本文讨论了线阵CCD在一非接触高精度测量系统中照明光源的选择问题。由于测量点多，要求测量速度，精度高，线阵CCD又处于运动状态，因此在光积分时间非常短的情况下，对物体的照明提出了较高要求。本文在实验基础上通过比较多种照明光源，找出了满足高精度、高速度测量系统测量要求的照明光源。     

采用塞曼效应仪测定电子荷质比方法研究

依据光源发出光谱线在外磁场作用下分裂为多条谱线的事实,通过采用塞曼效应两种测量方法一拍照法和目测法对电子荷质比进行测定,分析测量方法与测量结果的关系。     

基于多普勒效应的激光微位移测量系统

介绍了一种可进行动态微位移测量的激光微位移测量系统。该系统以多普勒效应为理论基础，以He-Ne激光器为光源，配置了判向变频系统、CCD视频信号的高速动态采集系统、微机处理系统及干涉图像处理软件包等，较传统测量方法其精度、误差、灵敏度及稳定度都有较大提高，并实现了微位移的全自动测量。     

基于LOG-Zernike算子的快速图像测量

图像测量技术,一个很重要的方面就是图像的边缘检测定位,而边缘定位的准确与否又直接影响到测量的精度.常用的检测算法都是像素级的,对测量要求较高的场合无法满足要求.定位速度一直是边缘检测算法的一大瓶颈,本文正是在保证一定精度的前提下,研究了快速图像测量算法,即运用LOG算子先对工件进行快速边缘定位,在此基础上采用zernjke矩法将精度提高到亚像素级.为了得到实际的测量尺寸,应用块规进行了系统标定并进行了一系列测量实验,实验结果表明该方法定位精度接近于Zernike矩法,且算法的运行对间大约在1.5s左右.     

Chan算法在海上声源定位测量中的应用

针对到达时间差（Time Difference of Arrival,TDOA）体制下海上声源定位测量问题,研究了Chan算法在定位测量中的应用。建立了基于TDOA体制的海上声源被动定位模型,推导了Chan算法求解TDOA定位方程的步骤,采用了蒙特卡洛数值方法对Chan算法与初始值选择真值的泰勒（Taylor）级数展开法在不同阵元数条件下的定位精度进行了比较,得出了Chan算法在海上声源定位测量中应用条件及基阵布设原则。仿真结果表明,在一定条件下,Chan算法可应用于海上声源定位测量且定位精度较高,研究结果可为海上声源测量系统定位算法设计及基站布设提供参考依据。     

强度调制型光纤传感器用电路研究

在强度调制型光纤传感器中,光源发光强度和光电接收器工作的稳定性,是决定测量精度的关键因素。设计了具有软启动功能和恒亮度控制的光源驱动电路,所用光电接收器能满足测量系统要求。实验表明,该电路软启动效果明显,能抑制电压波动冲击,输出电压稳定度优于0.8%,为提高该类传感器测量精度提供了有效的手段。     

激光微型靶丸位置检测中的图像分析与精度测试

在高功率激光实验装置中,为了实现多路激光精确瞄准到实验靶上,需对实验靶进行高精度定位。根据检测装置需要,建立了一套基于视觉系统的实验靶位置测量模拟系统,从而实现高精度靶瞄准与靶定位检测。本文从利用改进的均值漂移(MeanShift)算法对靶丸图像进行预处理出发,分析光照变化对靶丸中心点检测的影响,并通过相关系数模板匹配方法对靶丸端面中心进行计算分析,利用图像聚焦度分析离焦量对靶丸中心位置检测的影响。实验结果表明,图像检测系统分辨率为0.4μm,最小位移测量精度为1.2μm;当靶面图像离焦量在-10～30μm范围内时,靶丸中心位置的漂移量小于1μm,能够满足靶丸位置检测误差不大于8μm的要求。     

A novel algorithm for pose estimation based on generalized orthogonal iteration with uncertainty-weighted measuring error of feature points

In this paper, we investigate the effect of anisotropic and correlated non-identical distributions of feature points’ gray level on pose estimation in stereo vision system. The generalized orthogonal iteration (GOI) algorithm for pose estimation with uncertainty-weighted measuring error of feature target is proposed. In this method, the inverse covariance matrix is applied to describe the uncertainty of feature points, and weighted contribution of uncertainty to the error objective function is analysed. By transforming the uncertainty into the covariance-weighted data space, a novel objective function based on spatial collinear error is constructed. The orthogonal iterative algorithm is extended to stereo vision system for pose estimation and the GOI algorithm is deduced, by which the optimized solution to a novel objective function is given. Finally, simulation and actual experimental results show high accuracy and strong robustness of the proposed approach, and should therefore, have potential for a variety of engineering applications.     

多层次分割实现微小尺寸实时测量

针对灰度图像多个斜坡状边缘目标的微小尺寸实时检测,提出了两次阈值分割的检测算法。预分割提取目标并确定其过渡区。而后分割是在过渡区搜索目标真实边缘,实现尺寸测量。实验表明,这种两次阈值分割算法对 0.5mm 以下目标测量优势明显,精度优于 0.001mm,并降低了噪声对真实边缘点数目的影响。在实时性能上,测量平均时间为 60ms,比拟合算法缩短了 40%,保证了检测系统下位机 2000 packages/h 的处理速率。     

重载并联六维力传感器及静态标定

针对传感器重载小尺寸需求,提出一种具有混合分支的重载并联六维力传感器,分析了其结构特点和测量原理。搭建了重载并联六维力传感器标定系统,为改善维间耦合及制造误差等对测量精度产生的影响,从标定算法及模型优化方面对其进行了研究。分别利用最小二乘法和BP神经网络算法对加载实验数据进行了处理,分析结果表明BP神经网络算法要明显优于最小二乘法,并通过数据随机分组测试验证了结果的正确性。基于BP神经网络,提出了一种基于人工鱼群算法的BP神经网络算法,并采用优化后的BP神经网络标定算法对实验数据进行了计算分析,结果表明优化后的BP神经网络计算结果较好且稳定,不易陷入局部极值。     

白光相移干涉中频谱对测量精度的影响

在相移干涉中有时采用白光干涉来扩大深度测量范围,白光光源的使用,缩短了光束的相干长度,降低了测量精度。本文从干涉理论出发推导了白光相移干涉法测量三维表面形貌的计算公式,通过数值积分的方法分析了干涉光频谱对测量精度的影响。分析表明,在白光相移干涉测量中表面形貌的测量精度与中心波长和频谱宽度有关,白光频谱越宽,测量精度越低,中心波长越大,测量精度越高。     

Synthesis of the measurement system on the machine tool

The design methodology of a 2½-dimensional measurement and inspection system realized on a machine tool using a touch trigger probe and measuring G codes is studied in this paper. The reliability of measuring results, the agility of measurement, and user friendliness are synthesized in the design process. Algorithms for calibration and compensation of measuring errors are proposed to ensure the measuring accuracy by using a laser interferometer and ring gauges. Classification of probing feedrates and a collision-check algorithm can reduce measuring time and implement stylus-fracture-free measurements. To improve the previous onmachine measurement processes, all functions required for measurement and inspection processes are constructed as measuring G codes with similar forms of machining G codes. The interactive measuring program generating tool, which can automatically generate measuring G codes, is developed and potted in a ROM of a CNC, and can be called to perform an operation by the CNC without interfacing with personal computers. The validity and effectiveness of the developed system are verified on a horizontal machining centre with a Fanuc 15MA.