基于线结构光传感器的公路平整度测量系统

研制了基于线结构光传感器的公路平整度测量系统,用于测量铺设完成但未凝固之前的水泥路面平整度。该系统利用四套线结构光传感器来测量路面特定点的三维数据,通过激光测距仪获得距离信息,提出了一种测量系统运动颠簸误差修正方法,设计并研制了颠簸误差传感器。设计了一种新型全局平面靶标,可一步同时完成多个传感器摄像机内、外部参数和光平面位置参数的快速标定与坐标系统一。对系统进行了标定实验、精度验证实验及实际测量实验,实验结果证明该系统测量精度可达到0.2mm以上。     

基于线结构光扫描的结冰冰形三维测量

现有三维扫描仪进行结冰冰形测量时需喷涂显影剂,无法满足结冰生长过程3D冰形在线测量需求。为此,基于线结构光扫描,提出了结冰冰形三维测量方法,搭建了基于传送带的线结构光扫描冰形测量装置,对线结构光视觉测量系统进行标定,获取了摄像机和激光平面方程参数,采用改进的梯度重心法实现了低对比度冰体图像激光光带亚像素中心位置提取,结合标定结果计算了冰体轮廓线三维坐标,再根据传送带运动距离,对冰体轮廓线逐行拼接,得到整个冰体三维测量点云。实验结果表明,对半径已知的圆柱形冰块进行轮廓线测量,相对误差为0.157 mm。     

发明与专利

基于CCD感光元件的城市地下微型管道深度测量传感器,双目线结构光传感器一致性精确标定方法及其实施装置,电流传感器,光纤光栅钢管封装温度传感器,一种阵列化锰铜薄膜超高压力传感器及制备方法.     

线结构光扫描传感器结构参数一体化标定

为了精确快捷地标定线结构光扫描传感器的结构参数,提出了一种线结构光扫描传感器结构参数一体化现场标定的新方法,建立了线结构光扫描传感器的数学模型,根据张正友摄像机标定思想结合L-M非线性优化算法能快速精确地完成摄像机内外参数的标定,在此基础上,引入辅助线激光,通过反复多次提取两激光交点完成对线结构光平面精确标定。文章还介绍了如何获取激光交点以及精确提取交点坐标的方法,通过设计相关实验验证了本文方法的可行性,使系统精度优于24μm,能满足实际测量要求。     

线结构光视觉测量系统的标定方法

线结构光视觉测量技术是目前广泛应用的一种非接触测量技术。根据线结构光传感器的特点，本文提出了用一种圆阵列靶标及一维工作台组成的坐标系统，用以标定澍量系统参数，同时引入代数射影几何中的交比不变原理，结合光平面上空间点的共面性，解决了对抽象光平面的定位问题，并建立了相应的参数模型。最后，通过标准量块的检测实验，此系统得到了验证。     

三视角线激光三维人体尺寸视觉测量系统的研究

针对服装行业中大批量量身定制,满足不同体格的人体尺寸测量需求,实现测量生产一体化,研究并实现了采用三视角线激光结构光的三维人体尺寸测量系统;该系统采用张氏标定法标定多个摄像机,并将求得的标定矩阵统一到一个摄像机下,然后对采集得到的扫描光条图像进行滤波去噪,光条细化等处理,最后实现测量目标的三维重构;实验结果表明,该系统成本较低,操作简便,测量精度能够满足制衣用人体尺寸的要求,具有较高的性价比,有广阔的市场前景。     

基于机器人系统的线结构光视觉传感器标定新方法

在总结了已有线结构光视觉传感器标定方法的基础上,提出了一种应用机器人系统对线结构光视觉传感器进行标定的新方法。借助于一维光平面对准特殊设计的圆阵列平面标靶,实现对标定特征点的获取,不需要额外对光平面进行标定。在此基础上,还提出以线性化的两步标定方法来求解传感器模型参数,完成了线结构光视觉传感器的标定。该方法操作简单、效率高。实验结果证明:该方法切实可行,测量精度优于0.06mm。     

结构光视觉传感器标定靶标的自动处理算法

设计了一种新型平面靶标,基于Zhang摄像机标定法和投影变换中的交比不变性,进行结构光视觉传感器系统的标定.针对靶标结构特点,开发了一套进行特征圆和光条中心提取的图像处理算法,提出基于映射变换的拓扑定位算法,实现了平面靶标拓扑定位和特征识别的自动化处理过程.实验证明,该算法处理准确、稳定可靠,可有效地进行结构光视觉传感器的系统标定.     

基于三线结构光的相机平面标定方法研究

相机标定技术是结构光三维视觉测量的关键技术之一,结构光测量系统的相机标定的精度对三维测量的精度有很大影响;首先对三线结构光系统图的相机标定方法进行了分析,简单介绍了工业相机成像的几何模型及标定的原理;其次利用Harris角点检测方法提取特征点坐标,并选用了BP神经网络来校正工业相机的畸变模型,以提高标定算法的优化速度和标定精度;最后采用张正友的平面标定法对校正后的摄像机模型进行标定实验,由实验结果知,该方法具有一定的准确性和有效性,在一定误差范围内,基于神经网络畸变校正的张正友相机标定能够有效提高视觉检测的精度。     

光三维测量中影响光条中心提取的因素及对策

线激光三维测量中光条中心提取的精度对测量结果影响较大。本文主要介绍了影响光条中心提取的若干因素,着重阐述光条的物理特性和被测物本身特性对中心提取的影响并提出改进方法。     

一种采煤机组合定位系统及实验研究

综采工作面采煤机定位定姿技术,是液压支架跟机自动化和采煤机记忆截割的基础。采用捷联惯导监测采煤机姿态、速度及位置等运动参量,结合无线锚节点与移动节点间几何位置与局域信号对偶映射,建立了捷联惯导与无线传感器网络耦合模型,采用C＃＋MATLAB＋SQL交互式软件构建了采煤机组合定位系统,在采煤机、液压支架和刮板输送机“三机”平台上进行采煤机定位定姿性能研究。实验结果表明：捷联惯导能够有效地对采煤机姿态角度进行监测,但是长航时下采煤机位置存在累计误差,通过无线传感器网络位置对捷联惯导的位置进行周期性校正,组合定位系统下采煤机X和Y轴平均定位误差为0.118 m和0.268 m,能够得到采煤机实时可靠的位置和姿态。     

低压低功耗CMOS微电容式传感器数字型接口电路研究

针对便携、无线设备的低电压、低功耗需求,基于TSMC 0.18μm CMOS工艺设计提出一种面向CMOS微电容式传感器的接口转换电路。将敏感电容、参考电容与接口电路集成于同一芯片,可以将对湿度敏感的电容变化量线性转换为方波脉冲信号的宽度,并直接输出数字信号。实验仿真结果显示在1.5 V电源供压下电路消耗的功耗仅为1.95 mW,转换分辨率达到4.38μs/pF,与同类接口电路相比具有线性度好、有效减少电容间失配和对温度与工艺角变化不敏感等优点。     

射线管道爬行器用磁传感器

介绍一种用于射线管道爬行器定位和控制的管道爬行器电磁传感器,利用低频交变磁场能穿透钢制管道壁的原理。它由位于管道外部的磁发射器和管道内部的磁接收传感器组成,磁发射器由电池、稳压电路、直流电动机和钕铁硼永磁旋转体组成,由电池经稳压供电的直流电动机带动钕铁硼永磁旋转体旋转;磁发射器在管道外表局部空间产生交变磁场,在管道内部形成漏磁场,磁接收传感器由感应线圈、限幅器、仪表放大器、检波电路、积分电路、比较电路和防抖电路组成,输出一个开关量信号供爬行器使用,经过长期大范围使用,达到了代替原来放射性物质控制的作用,定位精度满足射线透照要求。     

水下基于层级的约束加权最小二乘时差定位

针对距离无关定位算法与距离相关定位算法中定位精度的问题,分析了误差对定位性能的影响及影响误差的因素,在最小二乘定位算法的基础上,提出了一种基于层级结构的约束加权最小二乘时差定位算法。该算法利用AUV( Autonomous Underwater Vehicle)对水下节点进行分层,使得具有层级和深度信息的信标节点升降至未知节点所在平面,从而将三维定位转换为二维定位,降低了算法的复杂度,同时避免了距离未知节点较远的信标节点对定位的影响,提高了测距精度,使定位误差进一步降低。仿真结果表明,该算法在位置误差较小的情况下,可以明显地提高定位精度。     

基于光电复合传感器的重金属监测系统嵌入式软件设计?

针对水环境重金属监测仪器,设计了一种智能化嵌入式软件。该仪器采用光电复合传感器芯片,包括微阵列电化学传感器和光电位寻址传感器。仪器设计了可靠稳定的通信机制与上位机进行人机交互,仪器具有智能化自检功能,能够及时反馈传感器的故障信息。在检测过程中具有自动量程功能,能够最大发挥硬件优势,同时具有误差补偿和电路异常的检测机制。仪器具有高稳定性、自动化检测的特点,并完成了在野外无人值守条件下的检测任务。     

基于步法的跑步机速度跟踪控制方法

目前,电动跑步机的加减速都是通过手动按钮控制,制约了健身者改变速度的自由性,对于电动跑步机应用拓展也产生了诸多不利影响。本文提出了一种基于步法的跑步机速度跟踪控制方法：通过在电动跑步机跑步带下安装压力传感器,获取运动时脚底与跑步机之间的作用力信号,分析运动时的步法信息,判别人体的运动趋势,据此控制电机加速或减速,使得跑步机速度随着人体运动速度的变化而改变。实验表明,该方法能够达到预期的速度跟踪效果,可为今后的进一步研发和电动跑步机技术升级提供有益参考。     

基于多周期欠采样技术的生物电阻抗成像硬件系统

生物医学研究表明,人体组织复阻抗的实部和虚部均包含着丰富的生理和病理信息,而复阻抗的虚部信息很微弱,不易提取,要求激励频率达到1 MHz以上,提取出虚部信息,从而提高诊断准确性。针对该问题,本文设计了一种基于CAN总线的生物电阻抗成像系统硬件电路,使激励信号的频率扩至10 MHz。电路中采用数字合成器AD9852为各数据采集单元提供统一的时钟信号,采用16位1MSPS的模数转换器AD7677以及多周期欠采样技术对高频段波形采集信号,最后利用数字相敏解调技术获取复阻抗的实部和虚部信息。     

微型双模式耐蚀压力传感器设计及特性分析

本文提出一种微型双模式耐蚀压力传感器设计并分析其测试特性,能够实现静态力和瞬时力的同步测量。该传感器由基于低温共烧陶瓷的压阻测量单元和基于硅橡胶的电容测量单元构成。并由压阻测量单元实现静态力的测量,电容测量单元实现瞬时力的测量。文中分别计算了压阻测量单元和电容测量单元的数学分析模型,并通过有限元仿真研究传感器的静态特性和模态响应,考量传感器结构参数对其测量性能的影响。     

闭合磁路的磁弹索力传感器优化及实验研究

针对目前已经工程应用的磁弹索力传感器的磁路结构、工作点及激励信号等设计的不足,从铁磁性材料的磁特性出发,结合基于磁弹效应的索力测量原理,设计并制作了单“U”型磁轭的闭合磁路磁弹索力传感器,确定了激励信号的幅值、频率及传感器工作点。实验结果表明,在激励峰峰值为6 V时,缆索处于近饱和磁化阶段,此时传感器灵敏度最高,为32.470 mV/kN,其测量结果的线性相关系数为0.9704。     

基于电磁法的钢筋混凝土腐蚀度检测研究

钢筋锈蚀已成为钢筋混凝土结构失效的重要诱因,电磁传感器电路中元件参数的选择直接影响钢筋锈蚀信息的检测结果.基于电感耦合的钢筋锈蚀检测传感器原理,运用Saber软件仿真研究了传感器电路中电容值、电感线圈值对传感器性能参数(谐振频率、Dip的宽度和深度、谐振频率差)的影响,为传感器电路的最佳元件参数的选择提供了依据,使得传感器能高效地检测出混凝土中钢筋锈蚀信息:传感器电路用工业板搭建,通过对电路板布线的优化及元件的合理布局,提高了钢筋锈蚀信息检测精度,同时简化了传感器的面积,为后续的传感器的封装与安装提供了便利.