一种基于双目视觉技术的运动线缆空间位姿测量方法

为了测量柔性运动线缆的空间位姿,提出了一种基于双目视觉的中心线匹配法,可以对长径比较大的柔性线缆类零件的空间位姿进行光学测量。通过运动估计方法提取ROI(感兴趣区域),对ROI进行二值化处理,再通过细化算法提取区域的骨架作为中心线,结合极线约束寻找中心线上的匹配点对,重建中心线上点列并拟合空间中心线。建立了实验系统,通过实验测试表明,该方法平均测量误差为0.09mm,证明了实验方法的正确性和可行性。     

Self-avoiding walks with geometrical constraints

We consider self-avoiding walks on aD-dimensional hypercubic lattice, confined to a slab geometry and confined to a half-space. We present a proof of the existence of a connective constant for the slab geometry and review some corresponding results for the half-space. We also discuss the way in which scaling arguments can be used to give stronger, but nonrigorous, results.Presented at the Symposium on Random Walks, Gaithersburg, MD, June 1982.     

基于单目视觉和圆结构光的目标姿态测量方法

为解决实际工程中无法在被测目标表面设置固定特征来配合单目视觉系统实现目标姿态测量的难题,将圆结构光源引入单目视觉系统中。通过建立圆结构光的视觉姿态测量模型,提出了一种基于单目视觉和圆结构光的目标姿态测量方法。利用图像处理获取不同姿态下目标表面的结构光光条图像的数学参数;然后将其输入到姿态测量算法中,得到目标表面结构光光条的法向量;最后利用目标表面的参考点与结构光光条中心之间的距离约束关系确定唯一解。实验结果表明,该方法有效可行,测量误差平均在0.5°以内,更便于机器人抓取等工程领域的应用。     

Volume fluctuations and geometrical constraints in granular packs

I study the structural organization and correlations in very large packings of equally sized spheres, reconstructed in three dimensions with x-ray computed tomography. I show that the geometrical structure can be conveniently studied as a packing of irregular tetrahedra with volume distribution that must decay exponentially with parameters controlled by the conditions of mechanical stability, nonoverlapping, and space filling. I argue that the system's structure can be described as constituted of two phases: (1) an "unconstrained" phase which freely shares the volume and (2) a "constrained" phase which assumes configurations accordingly with the geometrical constraints. It results that the granular system exploits heterogeneity maximizing freedom and entropy while constraining mechanical stability.     

一种基于双波长的光声测温技术

光声测温是一种利用光声效应来进行温度监控的新方法,具有非侵入式、高灵敏度和探测深度较深等优点.但现有的单波长光声测温方法极易受到系统及测量环境干扰而导致测量精度降低.为了解决这一问题,本文提出了一种双波长光声温度测量方法.在光声测温理论的基础上,分析推导了双波长光声测温的基本原理,并进行了仿体及离体组织样品的双波长光声测温实验.实验结果显示,与传统单波长模式相比,双波长模式下的光声温度测量误差明显减小,测量精度平均提高35%以上.研究结果表明双波长光声测温方法能够有效提高光声温度测量的精度和稳定性,可作为一种更精准的光声温度监控方法应用于医疗手术等领域.     

基于图像的树木测量方法

树木是城市绿化、美化的一个重要的组成部分,具有重要的科学、历史和观赏价值。传统的树木生长信息采集方式,利用人工使用卷尺或不易操作、低效率和复杂麻烦的大型测量仪器等,费时、费力、准确度又不高。结合计算机视觉、数学几何模型等技术,设计了一种新式的树木高度、胸径和冠幅测量模型,提出了基于图像的树木测量方法和实现了树木信息采集软件系统;为了得到更精确的测量结果,使用摄像头标定技术和坐标校正方法对图像进行畸变矫正;并且利用正交试验分析法分析本设计使用的最佳拍摄环境,最终相对误差控制在4%左右。本方法具有携带方便、操作简单、适用面广、准确度高的优势。     

一种基于激光调制的高精度位移测量方法

激光准直技术在位移测量及相关应用中具有重要作用,其核心器件是位置敏感探测器,环境杂散光、电源波动、光电信号处理电路噪声等是影响测量精度的主要因素。针对以上问题,提出一种基于激光调制的高精度位移测量方法。将激光器由直流驱动的连续输出模式改为交流驱动的调制模式输出,优化设计光电探测器微弱光电信号的调理与采集系统,通过编写Labview软件对信号进行频谱分析、带通滤波、均值处理等,对激光连续输出和激光调制输出2种情况分别进行了实验测试与分析,并对比了位移测量的稳定性。实验结果表明:其测量值波动范围从7 μm减少到了2.6 μm,验证了基于激光调制方法的有效性,可以通过滤波更加有效地消除噪声,测量精度提高至3 μm以内。     

基于模态匹配法的接触刚度

提出一种间接测量平面接触刚度的方法,准确量化粗糙表面的接触刚度,使得整个支架系统的固有频率模拟与测试结果得到良好的匹配。基于接触刚度模型、ANSYS有限元模拟方法以及模态测试方法,以地脚螺栓固定方式的测试件为例,验证了间接测量方法的准确性,使接触刚度得到准确量化。该方法可以为提高加速器磁铁支架系统的整体刚度提供依据。     

基于激光准直直线度测量方法的研究

介绍了用半导体激光器、单模光纤准直激光束作为测量基准轴线,四象限光电器件作为位置传感器,并由单片机进行数据采集、处理与测量结果显示的直线度准直仪。通过稳定性实验、重复特性实验和双频干涉仪比对实验,验证了本直线度测量系统的可行性。实验结果表明,测量系统实现的测量精度为(1.0+2×L)μm(L为准直距离,单位为m),测量范围为10m。     

基于傅里叶变换解相法的像增强管多参数测量

提出一种基于傅里叶变换解相法的像增强管成像质量多参数同时测量的新方法。将一正弦光栅图输入到像增强管,如果像增强管成像质量存在问题,将使图像输出发生改变,形成一变形条纹,采用傅里叶变换解相法对输出的变形条纹进行解相,可同时获得放大率、放大率不均匀度、枕形畸变、桶形畸变、蛇形畸变、剪切畸变等相关信息,对测量系统进行标定,即可实现对上述参数的同时测量。实验测得中心放大率与设定放大率的差值到了10-3量级,测得的畸变和畸变真值两者差异在0.4 pixel以内,结果证明了方法的有效性。     

基于线结构光传感器的轨道板几何形貌检测方法

轨道板的外形尺寸精度对于保证高速铁路轨道质量起着至关重要的作用,针对现有轨道板检测方法存在的问题,本文建立了一种基于线结构光传感器的轨道板测量系统并提出了基于轨道板点云数据的几何参数测量方法。线结构光传感器按照固定间隔扫描CRTS III型轨道板,获得点云数据;利用轨道板中特殊位置点云数据对整个点云数据进行位置和姿态的校正;最后根据特征参数定义,实现轨道板四项关键几何参数的快速非接触测量。实验结果表明,本文提出的测量方法测量精度可达0.2 mm,满足轨道板的在线检测要求     

Interferometric microimaging based on geometrical spin-redirection phase

A novel scheme for an interferometric microscope with which to visualize a geometrical spin-redirection phase image that represents the local inclination of microsurface structures of an object is proposed. The observed phase depends on the state of polarization and the optical constants of the object material, which enable one to distinguish the spin-redirection phase from the conventional dynamical-phase. A preliminary experiment was performed, and the phase images obtained were found to be consistent with those predicted by computer simulation based on a theoretical model.     

基于光腔环路衰荡光谱技术气体浓度测量的研究

为了实现痕量气体在线测量与分析,设计了光纤环路光腔衰荡多组分气体浓度在线测量系统;基于非线性光腔衰荡技术,利用所设计的系统对气体浓度在线测量并进行了实验分析;得出了同种气体不同浓度时光的吸收程度随时间变化的规律和1 ppb的分辨率.实验表明该方法对痕量气体的在线测量是有效的.     

基于积分法的超导交流损耗测量系统

高温超导材料的交流损耗是超导设备在电力应用的一个重要参数,直接影响着超导设备的稳定性及实际电力的运行情况。结合Lab VIEW采用一种基于积分法测量高温超导体交流损耗的新方法。与其他测量方法相比,积分法测量更具有实时性和简便性。测量高温超导电流引线在47Hz下的交流损耗,测量数据与Norris理论模型进行比较,具有良好的一致性,验证了试验系统的准确性和可行性。     

基于CT序列图像的旋转体积测量方法

针对工程应用中常见的轴向变化剧烈工件,研究一种Zernike矩亚像素层间拟合轮廓旋转积分的高精度体积测量算法。首先用Zernike矩方法提取亚像素级轮廓,其次采用多项式拟合切片轮廓,并进行等相角间隔采样;然后对等相位的轮廓点采用多项式拟合并通过外插法自动预测工件顶端,将各拟合轮廓旋转一个相角,对旋转块积分并累加得到待测工件的体积。分别对体积相等的3个试块进行CT扫描测量实验,结果表明该算法的测量误差低于0.7%;对实际含内腔工件进行测量实验,结果表明该算法测量精度是Canny台体法的1.5倍。     

一种基于机械式拼接的结构光扫描测量方法

测量大尺寸零部件一般需要较大的测量范围,而高精密扫描传感器往往视野较小。为了解决该矛盾,提出了一种基于机械式拼接的结构光扫描测量方法,通过结构光扫描仪获取局部高精点云,并利用高精十字平移台实现数据拼接。分析了测量系统的组成和测量原理,提出了一种基于加权非线性优化的外参标定方法,求解出结构光扫描仪和十字平移台之间非实物坐标系的变换关系。在实验中验证了系统在300 mm的测量范围内球心距的均方根误差（root-mean-square error,RMSE）优于45 μm;同时对实物进行了测量,检验了测量系统的实用性。     

基于几何光学的红外成像模型

提出一种基于光线追击法的CFD湍流场的红外成像模型,用“数字图像”模拟“真实目标”进行仿真计算。通过对比原始图与仿真结果,得出超高声速导弹附面层可引起降晰效应的结论,为弹载计算机的图像复原算法提供了理论依据。按照导引头的工作原理,把模型分为远距离、临界距离和近距离3种类型分别讨论,最后分析了点扩散函数与数字图像处理中降晰模板之间的关系。     

基于修正平行投影法的飞行姿态测量

摄影系统的成像满足透视投影模型,使用平行投影法做飞行姿态交会存在模型误差。依据在目标成像的中轴线通过像面中心的时候,平行投影法和透视投影法有相同的成像特征这一事实,提出了一种无模型误差的修正平行投影法。在判读出目标图像中轴线的斜率K和截距L的情况下,假设摄影系统的高低角再旋转atan(L/K)度,使得旋转后图像的中轴线过像面的中心点。依据透视投影模型,计算出旋转后图像中轴线的斜率,再使用此斜率做平行投影交会。仿真结果表明,该方法可以很好的消除由平行投影模型带来的模型误差,为空间目标姿态交会提供了更精确的计算结果。     

光电编码器单莫尔条纹测速方法

为了提高编码器的测速精度,研究了基于希尔伯特-黄变换的光电编码器单莫尔条纹测速方法。首先,利用AD采集编码器的单路莫尔条纹光电信号,并将信号序列通过EMD变换,滤除直流分量;然后,利用希尔伯特变换求出信号的相位变化,并通过差分运算求取信号的瞬时频率;最后,结合编码器的具体参数求取编码器的转速。实验结果表明:对某21位编码器进行测速实验,测速误差均方差由0.022 4 rad/s降低到0.013 4 rad/s。此方法测速稳定性高,抗干扰能力强,可用于速度精度要求较高的测速场合。