测量船船体横扭角测量的双频偏振法

针对目前测量船船体变形测量系统的一些不足,首次提出采用双频偏振法测量横扭角,并从实际出发介绍了双频偏振辐射源产生的三种方法。在着重分析该方法的测量精度后,讨论了双频偏振法的优越性及不足之处。     

用动态水平基准测量系统实时测量船体横扭角和纵挠角

设计了动态实时水平基准测量系统,讨论了用该测量系统测量远望号测量船变形角的可行性及利用该系统测量船体横扭角和纵挠角的原理和误差项。依据测量船的实际需要确定了动态水平基准测量系统的关键技术指标,并分析了测量船体横扭角和纵挠角的测量精度。分析结果表明：系统对船体横扭角和纵挠角的测量误差均不大于3″,测量距离理论上不受任何限制,远大于200 m(测量船船体长度)。利用现有外场试验条件进行了码头停靠状态下远望号测量船两测量点间的船体横扭角和纵挠角测量试验,结果表明：利用动态水平基准测量系统实时测量船体横扭角和纵挠角的方法切实可行,不仅提高了测量精度,而且克服了传统的大钢管基准测量法体积大、重量沉,装调及维护困难等缺陷。实验显示,该动态实时水平基准测量系统的应用领域相对广泛。     

光纤光栅应变传感在扭振测量中的应用

为了实现对大型旋转机械扭振的准确测量,提出了一种基于光纤布拉格光栅(Fiber Bragg Grating,FBG)应变的扭振测量方法。首先,根据旋转机械轴系的扭振产生机理以及光纤光栅传感技术,建立了扭振与光纤光栅的应变传递模型,进而设计了光纤光栅应变传感器。接着,搭建了静、动态实验平台,对该传感器进行了静、动态标定实验。最后,在机械运行状态下,对该传感器进行了动态扭振测试实验。标定实验结果表明:在线性区间内,该传感器的灵敏度为12.464με/Nm,线性相关系数为0.9987,迟滞误差为3.02%,重复性误差为1.23%;在动态响应实验中,响应时间为0.171s(±5%),超调量为67.81%。动态测试实验结果表明:该传感器能检测出与已知加载特征一致的扭振信号。因此,基本满足对扭振测量的稳定可靠、精度高、抗电磁干扰等要求。     

光栅在驱动控制系统运动位移测量中的应用

利用计量光栅的栅距作为基准刻线,对二维精密工作台的运动位移进行测量,提出了一种新的位移测量方法。通过CCD(charge coupled device)获取光栅刻线图像,对图像进行分析处理,计算出栅距与图像像素之间的映射系数,再通过对工作台移动前后光栅图像的对比,采用基于李萨如图的相位差比率算法获取它们的像素位置差,从而计算出工作台的实际运行位移量。     

长光栅旋转测角法的研究

本文介绍了一种长光栅副相对旋转测角的新技术。建立在付立叶光学理论基础上的分析与实验结果是一致的。采用本方法与现代微机技术相结合,可以用非常简单的结构实现对小角度的高精度测量。仪器测量范围为±30′,测量精度为±0.5″。     

光栅传感器在位移自动测量系统中的应用

介绍一种以单片机为核心的位移自动测量系统,该系统采用光机传感器把被测位移量转变为电信号,经前置放大和电路处理后,送入8031单片机进行综合运算处理后输出,并通过LED显示,文中介绍了整体电路的设计和单片机系统的硬件及软件流程。     

弦角法天线测量技术研究与应用

本文叙述了适用于大中型旋转反射面天线型面精度测量的一种精密光学测量技术－－弘角法,对弦角法进行了系统的误差理论分析,在理论上分析,验证了该技术的测量精度,并通过天线测量的工程实际应用,证明了该天线测量技术的先进性、可行性及其广阔的应用前景。     

皮带驱动机构的横扭耦合共振

应用拉格朗日方程,建立了受横向和纵向作用的皮带驱动机构的非线性微分方程。运用多尺度法得到扭转振动的一次近似解,运用数值方法研究了横向和纵向振动时系统的特性,分析扭转振动对横向和纵向振动的影响。     

光栅分光干涉法测量磁盘平面度

本文提出了一种用光栅分光干涉法测量磁盘平面度的非接触式测量方法。它是利用迈克尔逊干涉对磁盘的径向轮廓进行绝对测量;利用光栅衍射的零级和一级光的互干涉对磁盘的周向轮廓进行相对测量。通过数据处理将两者联系起来得到平面度值。该测量原理的优点是:减少外界条件变化的影响和磁盘转动过程中轴本身的摆动及跳动的影响,反映真实的平面度值,使测量达到高精度,本文叙述了对该方法进行的理论分析及实验研究。     

光电定角比相法检测圆光栅测量精度的提高

用公式推导说明了影响光电定角比相法检测圆光栅刻划误差测量精度的因素,并用两台测量精度不同的仪器做了实验验证.文中提出,在仪器稳定,主轴回转精度高的前提下,再采用分光裂相法读数,异或门鉴相、“内插法”、“对称联系法”等措施,就能获得较高的测量精度.     

数字图像技术在颗粒流测量中的应用

针对目前颗粒流速度场测量手段较单一的现状,系统介绍了基于数字图像技术的颗粒流速度场测量方法。通过对各种测量原理和使用条件的分析比较,指出了这些方法的特点和存在的主要问题,并结合颗粒流测量特点给出了这些测量方法在颗粒流速度场研究中的具体应用条件。此外,还讨论了数字图像技术在休止角测量方面的应用,以及这些测量方法在国内外的应用情况。这将对后续利用数字图像技术研究颗粒流提供指导。     

钢轨磨损视觉测量的轮廓精确快速提取

为保证钢轨磨损动态视觉测量的高精度,综合图像获取和图像处理技术,实现了清晰光条图像获取和光条中心点亚像素坐标精确提取。根据光条与背景环境亮度的高对比度,提出一种依据光条亮度的相机自动曝光法,用于获取清晰的光条图像;分析图像光条法线方向的亮度衰变特征,采用动态阈值分割法初步提取光条,滤除图像背景的同时保留光条法线方向的亮度衰减信息;根据图像过度曝光信息确定光条中心点像素大致位置,再对分割的光条图像相对应像素位置点计算Hessian矩阵,获取光条中心点的亚像素坐标。采用MFC编写应用程序进行试验,在不同光照环境和背景物的干扰下,该方法可精确地提取光条中心,与经典Steger算法相比提取精度偏差为0.05pixel,运算时间节约40%。试验结果验证了该方法稳定性好,有较强的抗干扰能力,较好地满足钢轨磨损测量的现场要求。     

光切法形貌测量中光条中心的亚像素提取

为了在光切法三维形貌测量中快速准确提取光条的中心位置,保证测量精度,研究了一种光条中心的亚像素提取方法。将图像的灰度视为关于坐标的二维函数,在CCD拍摄的激光光条图像中求取灰度的偏导数和梯度,图像中每一点的梯度代表此点的灰度变化方向,将此方向简化为光条上的点的法线方向。对梯度的大小设定阈值并结合该点的灰度信息,提取图像灰度变化最激烈的部分,即光条饱和带的像素位置。对光条饱和带的每个像素,按照不重复计算的原则在梯度方向上和规定邻域内求灰度中心,得到精确到亚像素级的光条中心位置。此方法将光条曲线的法线方向简化为灰度的梯度方向,省去了求海赛矩阵以确定法向的步骤。实验证明,同等条件下,该方法的计算耗时为常规亚像素提取方法的10%。利用该算法进行实际测量,在200mm×200mm测量范围下,误差(3σ)为0.057mm,满足了测量对精确性和实时性的要求。     

图像处理技术在胶带撕裂检测中的应用

针对带式输送机胶带纵向撕裂故障,介绍了带式输送机胶带撕裂的原因以及撕裂信号的检测方法,提出一种运用图像处理技术进行胶带撕裂检测的新方法,是作者在总结大量胶带撕裂检测方法后提出的一种新的尝试,具有一定的工程应用价值。     

用于小零件图像测量的双远心光学系统

为了能精确得到被测物体的几何参数,设计了一种采集物体图像的双远心光学系统,并通过数字图像处理技术对物体尺寸进行测量。用Zemax对系统进行优化,分析了系统的像差和传递函数,所设计系统的工作距离大于74mm,物方视场直径达到80mm,畸变小于0.11%,CCD全视场190lp/mm处传递函数大于0.3。分析了光学系统的放大倍率稳定性和测量误差,并对小零件进行了测量,测量误差在允许的范围内,符合测量要求。     

多分辨率快速圆检测在抑菌圈测量系统中的应用

本文提出了多分辨率快速圆检测的算法。基于多分辨率的框架,在低分辨率下快速检测圆心和半径的信息,然后映射到高分辨率中,确定圆的边缘和圆心所在的局部区域,减少处理单元的数量,并提出局部单圆验证算法获得精确的圆心和半径信息。本文提出的算法克服了圆检测精度与时空复杂度的矛盾,在高分辨率、多圆、多噪声的情况下,算法的效率下降较少。最后将圆检测算法应用于基于机器视觉的抗生素残留量检测系统中进行抑菌圈检测,结果表明处理时间短、检测精度高。     

高速摄像技术在微型旋翼机性能测量中的应用

提出了一种测量微型旋翼机桨距角及弹性连杆变形角度的新方法—高速摄像法。这种方法可以准确地测得高速旋转物体的角度,拍摄速度可达15 000帧/s。实验需要处理两个角度——桨距角和弹性连杆变形角度。实验中,首先对拍摄部位进行预处理,然后对微型飞行器在高速旋转时的不同状态进行拍摄,包括从正面拍摄桨距角和从侧面拍摄弹性连杆的变形角度,对拍摄到的图片进行筛选、存储并进行图像处理。图像处理部分是用MATLAB软件进行边缘检测,对比了四种不同的检测方法的效果,最后采用Canny算法。用最小二乘法拟和成直线,得到所需的角度;利用采集电路将角度与电压实时地对应起来,得到了电机电压和桨距角及弹性连杆变形角度的八组关系曲线,并对得到角度的精度进行了分析。实验证明这种方法在微型飞行器高速旋转时信号弱、干扰强、其动态特性难以精确测量情况下,可有效测量微型飞行器的变距角度。     

Development of a vision based deflection measurement system and its accuracy assessment

A vision-based method for measuring civil engineering constructions’ in-plane deflection is presented in this paper. Displacements of points are computed by means of digital image correlation. The application of homography mapping enables the deflection field to be computed from two images of the structure acquired from two different points in space. The verification of the developed system is performed using the coordinate measuring technique. Results of the beam deflection obtained from the developed vision system and Laser Tracker device are compared. Moreover, the uncertainty of the system is evaluated and possibilities for its improvement discussed.