激光三角位移传感器误差补偿的建模研究

为降低激光三角位移传感器非线性误差对其测量精度的影响,研究了激光三角位移传感器误差补偿的建模方法。深入了解激光三角位移传感器工作原理,在此基础上定量分析该传感器非线性误差。利用神经网络构建激光三角位移传感器误差补偿模型,使用多层神经网络获取线阵CCD与接收透镜之间的夹角。以及入射光线与接收透镜之间的夹角的映射关系。运用所得映射实现激光三角位移传感器误差补偿。实验结果表明：激光三角位移传感器的重复性优良,且测量时的光斑在线阵CCD上的成像质量较为优异。该方法补偿后的激光三角位移传感器残差大幅度下降,最大下降幅度约为46%。将待测物体表面粗糙度控制在5.6μm～9.6μm范围内,可获得更好的激光三角位移传感器误差补偿效果。     

用于确定红外截止滤光片在衬底上的位置的方法

美国专利US7365329 (2008年4月29日授权)红外截止滤光片是由滤光片薄膜和衬底两部分构成的.本发明提供一种在制备该滤光片时用于确定滤光片薄膜在衬底上的位置的方法,它包括以下几个步骤:准备一个红外激光装置、一块红外截止滤光片和一个红外激光传感器;红外激光装置以45°斜角向红外截止滤光片的边缘部分发射激光;然后确定滤光片薄膜在衬底上的位置,如果红外传感器接收到的激光束的强度等于或接近零,就表明滤光片薄膜在衬底朝向红外激光装置     

基于激光位移传感器圆径测量的角度安装误差研究

基于激光位移传感器的工件圆径和圆度测量被广泛应用于工业现场的产品质量检测过程中。文中研究了激光位移传感器的角度安装误差对工件圆径测量结果的影响,并提出校准方法。首先,将定量分析位移传感器的角度安装误差与计算得到的圆径结果的误差之间的关系。其次,提出了一种位移传感器角度安装误差校准方法,该方法可在标准圆圆径未知的情况下,根据不同位置下的3个位移传感器的测量值,精确计算出传感器的角度安装误差。详细说明了该校准方法的建模过程,通过仿真确认角度安装误差校准方法的有效性。最后,利用三坐标测量仪对角度安装误差进行校准。实验结果表明,校准后的圆径测量误差从20 μm提高到1.5 μm。     

单光栅数字莫尔位移测量法

提出了一种使用单光栅测量位移的新方法,在该方法中,光栅信号经放大后由图像传感器阵列接收并被传送至计算机,然后通过与其镜像图像叠加的方式得到数字莫尔条纹,最后利用图像传感器像素的空间均匀性对莫尔条纹直接进行细分进而测得位移量。与传统的双光栅莫尔条纹位移测量法相比,该方法完全消除了光栅副层叠间隙,装调更为方便,而且细分成本更低。在阿贝比长仪上对由周期为20 m的光栅和2 0481 536像素的CMOS图像传感器构成的分辨率为0.04 m的测量系统进行测试,结果表明其最大位移误差优于0.18 m。     

PSD位移传感器测量误差的修正方法

为了提高自制位置敏感探测器(PSD)激光三角位移传感器的精度,提出一种简单、可行的数据修正方法,对传感器所采用的测量原理、敏感器件及自制工艺等进行了研究。首先,对自制的位移传感器的静态精度进行实验标定,分析其位移误差曲线。通过将位移测量误差曲线与敏感器件自身检出误差曲线进行比对,结合自制传感器的组装工艺,分析其误差来源。然后,通过调整激光三角测量原理中位移传递公式的具体参数,达到优化自制位移传感器的静态精度的目的。最后,用反复多次地,不同测量范围、测量步长下的位移数据曲线优化效果,证明这种修正方法的普适性。实验结果证明:经过该方法修正后,自制的PSD位移传感器的测量数据的误差降低约80%,其静态位移精度基本达到1%。这种修正方法能够简单、有效地提高PSD激光三角位移传感器的测量精度。     

带薄膜红外滤光片的图像传感器

美国专利US2004/0082092 (2004年4月29日公布) 红外滤光片一般是连同图像传感器一起使用的.红外滤光片可以防止或限制红外辐射入射到图像传感器上.许多先前的基于硅的像元对红外区域的光是有反应的.因此,如果红外辐射入射在像元上,该像元便     

双路接收型光纤位移传感器补偿机理分析

本文采用了双路光纤接收方法,给出了一种可实现光强自动补偿的光纤位移传感原理。理论上,分析了该传感器的补偿机理,给出了该传感器特性调制函数的理论表达式,并对理论结果进行了实验验证。     

基于传感器的精密光学位移测量预测研究

考虑到当前的精密光学位移测量预测因其动态预测能力较差,导致位移测量预测结果误差较大的问题,设计基于传感器的精密光学位移测量预测方法。选择合适的传感器,设定测距获取光学测量原始数据。对采集到的数据进行整理与分析,获取待测目标位移特征参数。使用支持向量机理论结合位移特征参数,构建位移测量预测模型。计算预测模型损失函数,控制预测误差。通过数据采集传感器获取振动系统的位移,将其作为实验对比过程中的对照位移值。经实验结果证实,采用本方法的位移精度高达52%,而位移耗时高达3%,在不同的测距与振幅条件下,此方法的预测误差小于当前方法预测误差,且预测结果与实测结果较为一致。     

镶嵌式多光谱摄像机

镶嵌式传感器是由许多传感器以几何图形排列而形成的一个单片列阵.在商售数字彩色摄像机市场中,镶嵌式彩色滤光片列阵（CFA）技术的使用甚为普遍.这种技术不是采用三个电荷耦合器件来为每个像元捕获红、绿、蓝三个光谱波段,而是每个像元只与一个器件有关联,该器件上覆有敏感一特定波长的一块滤光片.在这种方法中,每个像元只敏感一种光谱成分,而其它光谱成分须从相邻的像元中估计出来.CFA表层是按通常的工序制作的,即根据特定的传感器设计,在每个像元上放置一块用对波长有选择的材料制作的、具有一定几何图形的滤光片.     

阵列天线因随机振动引起的测向误差分析及校准

针对阵列天线受舰船甲板低频机械随机振动引发振子位移变化导致的测向误差问题,建立了天线振子随机振动误差模型,仿真分析了天线阵列3个轴向随机振动模式对测角接收信号的影响,提出了一种基于多个接收机在不同位置同时测量的测角误差校正方法.该方法采用最小二乘法得到多个误差校准矢量,通过调用天线波束指向扇区内校准矢量的方法进行误差补偿,解决了低频随机振动模式下阵列天线测角误差的校准问题.该方法已应用到舰载微波着舰引导系统数据解算中.     

基于神经网络的传感器非线性误差校正方法

为对传感器进行非线性校正以进一步提高其测量精度,提出了基于神经网络的校正办法。理论分析了传感器非线性误差的复杂性,并以位移传感器标定为例,详细介绍了传感器非线性校正的过程和方法。采用了最小二乘拟合、BP神经网络以及RBF网络三种方法进行校正,设计并实现了RBF网络的校正模型。实验结果证明,RBF网络的校正方法比BP网络校正方法精度提高了约44%,其补偿效果更优,且其在传感器种类变化或环境影响较大的情况下比最小二乘拟合更具非线性补偿优势。     

优化RBF神经网络在压力传感器中的应用

针对压力传感器在应用中出现温度误差大这一缺点,提出了通过采用径向基函数(RBF)神经网络较强的非线性逼近能力,实现其非线性校正和温度补偿的网络方法,并对该法进行改进。通过仿真可看出,改进方法校正的系统能自动补偿非线性误差,具有误差小,精度高等优点。因此,提出的改进的RBF神经网络法对压力传感器的非线性补偿是可行的。     

基于组合滤波的光纤陀螺惯导/星敏感器组合导航算法

针对卡尔曼滤波在连续非线性的惯性组合导航系统中对模型误差估计不够准确的问题,提出了利用可直接处理连续非线性系统的预测滤波为卡尔曼滤波提供一步预测的组合滤波算法,弥补了两种滤波算法单独使用时的不足,从而提高了导航系统精度。再利用光纤陀螺惯导实测数据与计算机生成的星敏感器数据对文中组合滤波算法进行了离线仿真,证明了文中组合滤波算法的可行性、优越性。     

基于改进三点测量法的圆径测量研究

三点测量圆度误差分离技术被广泛应用于工件形状的圆度误差和电机旋转的回转误差的分离算法中。而圆度误差能得以准确分离的关键在于合理配置三个位移传感器测头的安装角度,从而避免传递函数的分母为零的情况出现。然而,在具体实施过程中,位移传感器测头的角度安装误差是必然存在的,这就使得分析这一角度安装误差带来的影响变得尤为重要。基于经典的三点测量法模型,提出一种新的分析位移传感器测头的角度安装误差的模型。以三点测量法圆度测量中的圆径结果为目标,根据实际工况下的各种参数设置,定量分析了位移传感器测头的角度安装误差对最终结果的影响程度。最后,使用电容位移传感器开展工件外圆的圆径测量实验研究,确认了文中误差分析的有效性,圆径测量的重复性精度可以达到2 m以下。     

An error-based micro-sensor capture system for real-time motion estimation

A wearable micro-sensor motion capture system with 16 IMUs and an error-compensatory complementary filter algorithm for real-time motion estimation has been developed to acquire accurate 3D orientation and displacement in real life activities. In the proposed filter algorithm, the gyroscope bias error, orientation error and magnetic disturbance error are estimated and compensated, significantly reducing the orientation estimation error due to sensor noise and drift. Displacement estimation, especially for activities such as jumping, has been the challenge in micro-sensor motion capture. An adaptive gait phase detection algorithm has been developed to accommodate accurate displacement estimation in different types of activities. The performance of this system is benchmarked with respect to the results of VICON optical capture system. The experimental results have demonstrated effectiveness of the system in daily activities tracking, with estimation error 0.16 ±0.06 m for normal walking and 0.13 ±0.11 m for jumping motions.     

磁致伸缩位移传感器检测信号的实验研究

通过对磁致伸缩位移传感器测量的实验误差分析,发现传感器检测信号的不确定性也是引起测量误差的重要因素。然后,经过大量的实验分析,研究了波导丝的不确定性种类以及对检测信号的影响,并且提出了相应的修正方法,为今后研制更高精度磁致伸缩位移传感器提供了一些指导。     

变栅距光栅位移传感结构研究与误差分析

针对传统位移传感器测量精度低、量程小和稳定性不足的问题,文章提出并实现了一种基于变栅距光栅的位移传感器,进行位移特性测试并重点分析了测量过程中的误差问题。实验中将变栅距光栅置于电动位移平台上,通过调节平台位移控制光斑入射位置,建立光栅位移与反射光谱一级衍射中心波长之间的相关关系,实现波长对位移的编码。平台移动范围为0~20 mm,步长为2 mm,往返重复测量6次,记录各位移点处的中心波长,标定传感器的位移特性。针对各位移点重复测量产生的中心波长数据进行误差分析,采用贝塞尔公式结合别捷尔斯法分析各点多次测量数据的标准差,并结合莱以特(3σ)准则进一步判定数据的可靠性。实验结果表明,该传感系统无系统误差和粗大误差;波长与位移呈线性变化,多次重复线性度优于0.9946,传感器全量程平均位移灵敏度为16.67 nm/mm,为基于变栅距光栅位移传感系统的研究提供了一定的参考。     

图像弯曲的自适应校正

由于采取线扫的数据读出方式,红外非制冷探测器在旋转平台上获取的图像存在弯曲现象。本文提出了一种基于图像的自适应弯曲校正方法,根据图像弯曲的机理,建立转速和直线参数的非线性估计模型。为降低计算的复杂性,将非线性模型简化为线性估计模型,最后分析了模型的线性化误差及其测量误差。仿真和真实图像数据的实验验证了模型及算法的正确性。     

一种大量程超声波液位计的实现

为解决现有的超声波液位计测量量程小,在远距离测量时误差较大的问题,提出一种大量程超声波液位计的实现方法。在不改变超声波发射功率和接收增益的基础上,通过声阻抗变换的方法提高超声波在空气介质中的传播效率,以及利用匹配滤波提高远距离液面反射回波的信噪比。经过仿真及实际测试,此种方法效果显著,能将一种频率为40 kHz超声传感器的最大量程从5 m的提高至15 m,并仍可以较好的识别出液面反射回波信号。为远距离超声波液位测量提供了一种新方法。