CCD传感器用于刻线自动瞄准的研究

本文提出一种采用CCD器件作为光学传感器来实现对刻线的自动瞄准方法，在对刻线影像数据的处理中首次提出并实现了三种不同的算法。通过对这三种不同处理算法进行了详细有效对比研究试验，结果表明：采用这种自动瞄准算法是成功和可行的，它对CCD用于刻线的自动瞄准具有普遍意义，将带业广泛的应用。     

显微标尺测量系统的研制

本文介绍了应用TWAIN接口CCD为光电接收器来实现对刻线自动瞄准的简易型显微标尺测量系统 ,配合高分辨力的激光干涉仪和实时图像采集处理系统 ,具有结构简单、成本低、测量准确度高的优点。文中提出三种不同的刻线自动瞄准算法 ,确保系统测量软件的刻线自动瞄准的实现     

2m比长仪纳米级高精度刻线自动瞄准系统

阐述了2m比长仪刻线瞄准系统的组成,对其光电显微刻线成像的原理及刻线图像信号进行了分析,根据其刻线信号的特点,研究了其高精度的刻线信号自动处理系统,该系统基于FPGA现场可编程电路技术,实现刻线信号的自动门控触发、自动滤除虚假刻线信号,配合计算机信号自动处理软件可以实现刻线测量的高精度自动瞄准.最后对2m比长仪的瞄准精度进行了测试实验,实验结果表明,测量金属标准线纹尺时,2m比长仪单次测量刻线瞄准精度优于10nm(1σ).     

激光干涉比长仪的瞄准方法

本文提出一种改进型的单狭缝刻线瞄准方法,通过计算刻线信号重心坐标平均值,确定刻线中心位置,实验结果表明因刻线信号形状不规则引起的误差小于4nm;通过简化算法将计算时间缩短到1s以内,实现了测量数据的实时处理。     

2m比长仪纳米级精度线间距测量系统的研究

介绍了2 m比长仪系统的组成,对其采用光电显微镜动态瞄准刻线和激光干涉测长原理进行了分析,研究了提高刻线瞄准精度和激光干涉测长精度的方法及利用现代电子技术实现刻线信号和干涉信号自动同步快速处理方法。自动信号处理系统基于FPGA现场可编程电路技术和计算机技术。通过对金属线纹尺测量的实验表明,依据JJG 331—1994激光干涉比长仪检定规程进行实验,2 m比长仪单次最佳刻线瞄准精度优于10 nm(1σ),对其测量的不确定度分析表明,对于测量高质量的高等别线纹尺,其测量不确定度U=（20+40 L）nm（k=2）。     

动态光电显微镜刻线瞄准信号的处理方法

研究了激光干涉比长仪的动态光电显微镜刻线瞄准信号的处理方法。分析了基于硬件电路的信号处理方法,及基于高速A/D采样、计算机数据处理的软硬件结合的信号处理方法,分别介绍了这两种方法的系统组成及工作原理。实验证明,前者抗干扰性能差,瞄准精度低;后者实现对刻线信号均匀等距采样,瞄准精度高,在测量速度达3mm/s时,可实现2nm的瞄准分辨率。     

提高显微硬度测量精度的途径

撰写本文的目的在于提高测量者的测量素质。一、瞄准精度瞄准精度是指测量者通过肉眼视觉使测微计活动分划板的刻线与正方形压痕对准的程度。据分划板刻线形式的不同,对压痕瞄准的部位不同,图1为常见分划板刻线形式。按分划板刻线形式,瞄准方式有两种: 1.尖端瞄准式[如图1(a)、(b)、(c)、(d)所示]:刻线对压痕的尖端瞄准。 2.棱边瞄准式[见图1(e)、(f)、     

多功能图像法轮廓自动瞄准技术的研究

本文介绍通过电荷耦合器件（ＣＣＤ）和计算机图像处理技术实现对轮廓的自动瞄准和对小尺寸试件直接测量。该技术对直线轮廓的瞄准精度达到０．２５μｍ；对刻线的瞄准精度达到０．０６９μｍ。     

应用光栅刻线与CCD测量运动位移的研究

将计量光栅作为标准刻线,应用到对微细物体高精度定位的工作台上,并提出了一种新的直接获取运动位移的方法.调整光路使CCD获取清晰的光栅图像;对图像进行分析处理,计算出栅距与像素之间的映射关系:再对工作台移动前后的光栅图像进行对比,采用基于X-Y图的相位差比率算法获取像素位置差;从而计算出工作台的实际运行位移.实验结果表明,该方法能简单快速地实现微电子加工领域亚像素级的测量.     

高精度动态光电显微镜

本文介绍我们研制的高精度动态光电显微镜的工作原理、实验结果、技术性能及其特点。它采用了一种新的对准刻线的光电瞄准方法,瞄准刻线的单次对准精度为2σ≤±0.02μm。刻线移动(工作台运动)的速度可达5mm/s。     

实现合线和合线套合瞄准定位的一种方法

瞄准定位的形式基本上可归纳为接触式和非接触式两类。这里讨论的是利用被测零件的刻线或几何图形来实现合线或合线套合瞄准定位的一种方法。一、瞄准原理这种方法,是通过棱镜组来实现的。主要原理是利用被瞄准的本身(如刻线)产生两个半影像,然后使两个半影像在分开的断面处彼此重合形成一个完整的影像,从而得到了合线或合线套合的瞄准定位形式。棱镜组的结构很简单(如图1所示),它由三块形状相同的     

二维自跟踪视觉准直测量系统

为了提高自准直仪的测量精度和降低人眼瞄准的劳动强度和主观误差,提出一种基于机器视觉的二维自跟踪视觉准直测量系统。该系统由光学准直仪、CCD和图像采集卡等组成。以面阵CCD代替人眼对自准直仪的十字分划板图像进行瞄准;采用图像不变矩自动搜索算法和hough变换、亚像素细分等方法实现对小角度的自动精确测量。实验结果表明,该系统测量范围达到±15',最小分辨力优于0.1″,与MJS双频激光测角系统比对误差在0.6″以内,测量精度高于MJS,而且操作方便,易于推广。     

一种新的钢卷尺检定方法

介绍一种采用“滚动光栅”作为长度标准,通过显微镜瞄准刻线,直接对被检钢卷尺刻线间隔进行检定的装置和新方法,并简要地进行了误差分析。     

监测系统中多CCD传感器视点规划问题研究

针对在线监测系统中的多CCD传感器视点规划问题展开深入探讨,并提出一种多CCD传感器位置优化算法．在确定了CCD传感器视点参数范围以及与三维重建点误差关系的基础上,根据不确定性的评定准则进行CCD传感器规划,找到使三维重建点误差最小的最佳摄像机视点参数．由于多CCD传感器规划问题是一个组合优化问题,难以通过数学计算获得传感器的最优位置,故算法采用启发式的并行搜索算法——遗传蚁群算法,对CCD传感器视点位置参数,即3个位置自由度的解空间进行自动搜索,得到使误差不确定度最小的最优位置,实现在线监测系统中的多CCD传感器规划．采用仿真实验验证了算法的可行性．     

一种基于高速A/D的刻线瞄准信号处理方法

介绍了基于高速A/D信号处理方法的系统组成和工作原理,包括对瞄准信号的模拟信号调理、A/D采样、数字信号处理等环节,能够实现2 nm的瞄准分辨率,可用于激光干涉比长仪的动态显微瞄准系统.通过实验验证了方法的可行性,即使在干扰较大的非理想波形信号的情况下也能得到对刻线瞄准的较高的重复性.     

图像式轮廓瞄准系统及其数据处理方法的研究

基于CCD图像技术,提出一种新的图像轮廓瞄准系统,该系统实现了通用光学仪器及现代数字化仪器轮廓图像瞄准,解决了这类仪器自动化程序低、瞄准精度受人员的主观影响大、劳动强度大、不易微机化等问题,文中给出了新系统的结构及原理,并着重分析了图像轮廓数据的处理方法,最后,以对新系统进行了实验研究。     

一种新型自动激光经纬仪引导跟踪方法

针对传统电子经纬仪需要人眼瞄准读数,测量效率低下且测量精度易受瞄准误差影响的问题,本文提出一种新型的自动激光经纬仪系统,无需人眼瞄准即可实现经纬仪系统自动瞄准测量.该方法采用精密二维转台和高分辨率相机代替人眼,利用TM5100A的马达驱动功能将经纬仪的望远镜指向相机视场范围,实现引导跟踪功能.然后,再进一步识别并瞄准视场内的目标,完成对目标的识别和测量过程.本文主要就该系统中的跟踪引导算法进行了研究和分析.仿真和实验结果表明,该引导方法效率高,实用性强,能够较好地实现相机对经纬仪激光点的准确引导,保证了经纬仪测量系统的引导精度.     

影像式钢卷尺标准装置关键技术研究与试验

图像采集及处理是影像式钢卷尺全自动标准装置稳定性、可靠性的关键。该研究对采集的图像进行降噪、阈值分割、图像中刻线边缘检测等技术处理;同时为适应不同生产厂家和不同类型的钢卷尺所具有的刻线特征,设计了最长刻线识别、最靠近起始刻线识别、最高刻线识别三种定位算法;然后,完成样机的试制,并进行相机像素标定及工作钢卷尺示值误差标定;最后选择20 m量油尺、5 m弧面式工作钢卷尺、30 m摇架式工作钢卷尺为试验对象,分别进行重复性试验,得出各钢卷尺示值误差在允许范围之内、重复性试验结果均满足不确定度评定要求。该研究结果为钢卷尺全自动检定、图像处理及边缘检测等技术提供借鉴与参考。     

规则目标边缘的自动瞄准方法研究

瞄准系统是视觉检测系统的重要组成部分。为了实现对规则目标的自动瞄准,提出一种基于曲线拟合方法的“电子准星”技术,实现规则目标边缘的自动瞄准。实际测试表明,该瞄准方法的重复定位精度可达1/10像素。     

距离查找表的产生及其在三维传感中的应用

本文提出了一种快速、简便的三角剖面术查找表算法。根据这种算法,可以从样板上测量三个以上不同高度的点在CCD上成象位置,综合出距离查找表。采用这种方法可以加快以三角剖面术为基础的三维测量过程,减小误差,更重要的是当系统结构发生变化时(如重新安装系统或运输后),可以对样板重新测量,产生新的距离查找表,从而对系统进行自动校正。该算法已在四川大学研制的“鞋楦三维面形自动测量系统”中应用,获得了预期的结果。