FPC连接器焊脚外观检测关键技术研究

柔性线路板专用(FPC)连接器焊脚外观检测是FPC连接器检测的重要组成部分,为了满足连接器在线检测系统高速、高分辨率、高精度的要求,因此特讨论FPC连接器焊脚外观在线检测系统的关键技术.针对检测图像聚焦面位置唯一导致产品某些部分由于不能完全对焦而成像模糊的问题,提出了基于离散点的直线拟合算法,从而提高了检测的稳定性和准确性.本检测系统已在实际生产中投入使用.     

基于光学锁相环的高稳定度激光稳频方法研究

报道了一种基于光学锁相环的高稳定度激光稳频方法,用于提高可调谐外腔半导体激光器(TECDL)的频率稳定度和准确度。自行研制的光学锁相环电路采用数字鉴相与差分运算相结合的方式获得高灵敏度的鉴频鉴相误差信号,并通过高速模拟PID实现整个系统的闭环锁定。利用该光学锁相环系统进行了TECDL偏频锁定至光学频率梳(OFC)的实验,实验结果表明环路锁定后拍频频率波动在±0.3Hz范围内,偏置频率为50MHz时,光学锁相环系统在1s和1000s积分时间的相对阿伦方差分别为1.5×10^-9和8.5×10^-13。系统锁定后,拍频线宽由500kHz压缩至2kHz。该研究表明采用基于光学锁相环的激光稳频方法可以实现亚Hz级的激光频差控制,通过将TECDL偏频锁定至高稳定度的参考激光源可显著提高其频率稳定度,使其能够满足超精密测量、冷原子/离子干涉测量等领域对激光频率稳定度和准确度的要求。     

基于亚像素定位的贴装元件精确取像技术

自动光学检测系统中采集到的贴装元件图像存在平移和旋转误差.针对该问题,提出了基于亚像素定位技术的贴装元件精确取像方法,该方法结合Canny边缘分割、基于空间矩的亚像素细分、最小二乘法拟合等技术,对基准点进行亚像素定位,并以此为基础进行贴装元件的精确取像,消除电路板的定位误差和制造误差,从而保证了自动光学检测系统的检测准确度.实验结果表明:本文算法对元件图像提取精确且稳定,满足高精度视觉检测要求.     

用于轨道检测的新型激光位移传感器的研究

基于四象限光电探测器和三角测量方法,设计出一种用于铁轨轨道几何参数检测的新型激光位移传感器.根据所设计的光学结构,建立了传感器测量的数学模型.理论分析和实验结果证明了系统的有效性和实用性.该系统在测量范围±10 mm内,线性相关系数R=0.997 23,测量范围在±5 mm内,线性相关系数R=0.999 81.该系统分辨率为0.1 mm.此新型位移传感器已在铁路上投入使用.     

基于近场技术的微纳尺度热物性测量系统空间分辨率增强

传统的脉冲激光时域热反射系统通常基于远场光学设计,对于微纳米材料热物性测量的空间分辨率约在3μm～10μm范围,不足以满足先进微电子器件和芯片的热物性测试要求.基于近场光学原理,本文研究了提升时域热反射系统空间分辨率的新颖技术方法,并建立了相应的实验系统.实验获得的微纳结构样品测量数据表明,基于近场技术的时域热反射系统...     

大型镜面大误差范围相位恢复在位测量研究

研究了一种基于相位恢复技术的新型镜面测量方法,用于测量大型光学镜面研抛加工过程中较高较陡的面形误差,为光学镜面加工中误差收敛的过渡阶段提供可靠的定量在位测量方法。文中构建了基于离焦光场的相位恢复测量系统并设计适用于大误差检测的相位恢复算法。分析了各种误差因素以及系统测量精度以及测量范围。对一面口径150mm球面反射镜进行了在位测量实验。相位恢复测量与干涉测量结果一致。理论分析和实验都表明该方法切实可行,检测范围和相对精度满足加工要求,具有良好的应用前景。     

一种新型便携式二维激光测振仪研究

介绍了一种新型便携式二维激光测振仪。该激光测振仪基于激光多普勒效应原理,采用激光自混合技术,能够实现对振动物体二维面内振动测量,具有出色的频率和相位响应,满足高精度和高速测量需求。介绍了该测振仪的工作原理,针对测振仪实际运用过程中两激光束间夹角易变等问题,提出了一种两激光束间夹角的校正方法,并通过大量的实验数据,证明此校正方法的有效性和准确性。     

径向哈特曼动态测量控制

径向哈特曼像质检测系统(RHTS)是一种新型的大口径光学检测系统,在室内不用大口径标准平面镜就可以实现光学系统的检测.目前,RHTS存在测量时间长、图像采集数据量大、以及在测量过程中,温度、噪声等周围环境的不稳定因素对系统的测量结果影响严重等问题.在测量大口径光学系统的过程中,基于对该系统控制流程的分析,本文提出了动态测量控制方案,设计出满足该动态测量所需要的控制电路,并采用新的数据采集处理方法,实现了径向哈特曼的快速动态测量,减少了系统测量时间.     

基于激光吸收光谱的多用途气体检测系统设计

针对基于调制半导体激光吸收光谱方法的气体检测系统外接检测光学单元的多样性,以电接口及光学接口作为硬件指标,结合光学检测单元对应的处理算法,构建一种接口单一的调制半导体激光吸收光谱多用途气体实验测试系统。该测试系统使用LabWindows软件开发环境开发,在数据采集处理线程中提出使用指针的指针在线程安全队列中进行优化的数据结构传递方法,并详细给出一种多线程采集处理的线程执行结构。通过对已有信号处理算法的详细分析和总结,设计的系统软件根据外接光学单元进行适用算法选择。     

激光测距回波信号高速采样处理技术研究

激光脉冲测距中,微弱回波信号的检测处理一直是一个难题.随着测距指标的提高,直接提取回波转换电平的方法已无法满足测距精度和测程的要求.本文针对激光回波信号信噪比较低时,如信号的脉宽较窄、幅值较小时,利用高速AD采样技术,结合FPGA的高速信号处理能力,设计了一套回波检测处理系统,以期提高对回波信号的拾取精度和较为精确的计...     

Autofocus algorithm for dispersion correction in optical coherence tomography

Practical clinical optical coherence tomography (OCT) systems require automatic tools for identifying and correcting flaws in OCT images. One type of flaw is the loss of image detail owing to the dispersion of the medium, which in most cases is unknown. We present an autofocus algorithm for estimating the delay line and material dispersion from OCT reflectance data, integrating a previously presented dispersion compensation algorithm to correct the data. The algorithm is based on minimizing the Renyi entropy of the corrected axial-scan image, which is a contrast-enhancement criterion. This autofocus algorithm can be used in conjunction with a high-speed, digital-signal-processor-based OCT acquisition system for rapid image correction.     

弹体导带槽宽度两次视觉精确测量方法研究

针对弹体导带槽宽的工业检测速度和精度要求,采用工业相机、镜头、计算机及专业图像处理软件等搭建了一套机器视觉系统,并依据图像处理算法设计了一个针对弹体导带浅槽宽度测量装置。通过采用标准件对测量系统进行标定,计算出成像系统的标定值,采用两次视觉测量方法分别测量16个弹体导带槽的上下槽宽,进行相应计算得出槽宽值,对这16个工件的实际测量值与三坐标测量结果进行对比试验,其结果表明,该系统的测量精度能够达到微米级,可以满足弹体导带槽宽的测量精度要求,且测量结果不受主观因素的影响。     

基于机器视觉的圆筒形零件直角梯形槽槽宽检测研究

针对圆筒形零件直角梯形槽槽宽的工业检测速度和精度要求,采用工业相机、镜头、计算机及专业图像处理软件等,构建了一套机器视觉系统,并依据图像处理算法设计了一个针对圆筒形零件上直角梯形槽槽宽检测的方法。对比实验表明,该系统的检测精度能够达到微米级要求,明显优于人工采用专用槽宽测量工具的测量精度,且测量结果不受主观因素的影响,效率较高。     

A compact,automated and long working distance optical tweezer system

We demonstrate a compact, automated, long working distance optical tweezer system using a novel mechanism for controlling the position of the optical trap. Our system uses a single focusing lens with a working distance of 4.5?mm and the trapping beam is steered by moving the lens with a miniature coil-magnet assembly. The sample is imaged through a 100×?microscope objective and a CCD camera captures the magnified image. A custom image processing software detects the position of the laser beam and identifies the sample objects. This information is used to generate appropriate electrical signals to drive the coils which move the focusing lens along the desired path. The system is fairly simple and power efficient due to minimal usage of optical elements in the laser path; hence our setup is simple, low-cost and requires low optical power. Computer-generated arbitrary trapping paths and time-shared trapping patterns are successfully demonstrated. Efficient trapping of micron size spheres with laser powers as low as 1.5?mW is observed.     

光纤实时传输的多核DSP图像处理系统(英文)

为解决光电经纬仪上高速率、高分辨率实时图像传输及处理瓶颈问题。本文提出了基于光纤传输的实时图像处理平台体系架构思想,设计了以FPGA+多核DSP结构的图像处理单元,实现高速实时图像经光纤传输至处理单元。在此基础上,开发了自定义的光纤图像传输协议。利用该协议,使得图像处理系统与各个分系统之间的光纤互联,以及高速实时图像光纤传输至显示子系统,处理子系统和记录子系统。本文阐述了系统总体结构思想,系统硬件原理设计和软件设计,并对其中的图像光纤传输协议设计,多核DSP处理单元设计等进行详细介绍。搭建了实验测试平台,通过实验平台对系统进行测试和分析。实验结果表明,实时图像在光纤上进行3.125Gb/s、在FPGA与多核DSP之间进行3.125Gb/s速率上传输,系统稳定、可靠、误码率低,且具有处理能力强、抗电磁干扰性能强等优点,并已应用到实际工程项目中。     

基于光学小波变换的机器人视觉传感器设计

针对视觉系统处理速度慢的问题,利用光电信息技术设计出基于光学小波变换的机器人视觉传感器。该传感器用4 f光学处理系统实现光学小波变换滤波,以计算机编程加载滤波器,因此兼有光学信息处理的二维、高速、并行和大容量的优点,以及计算机控制灵活的优点。图像特征提取仿真实验结果表明:效果理想,处理速度快,方案可行。     

基于无参考结构清晰度的自适应自动对焦方法

针对自动对焦系统,提出了一种基于单帧图像无参考结构清晰度的自适应变步长爬山搜索策略.该方法利用了无参考结构清晰度可提供的离焦量先验信息:当离焦量大时,大步距粗调快速逼近准焦位置;当离焦量小时,小步距微调准确定位准焦位置.该方法在不降低调焦精度的情况下,大大减少了自动对焦所需的图像数量和决策次数.实际系统实验结果表明,新...     

一种激光起爆系统检测技术

介绍激光起爆系统的主要构成及研究进展,针对激光起爆系统检测的难点,提出了一种简单、可行的检测方法。该文重点进行了激光起爆系统的外置式检测技术研究,包括激光起爆器的光路设计、检测光纤设计和耦合结构设计,并通过试验验证,解决了激光起爆器光路定量反射的问题,可为武器、航空航天等高可靠系统提供一定借鉴。     

A Design Study of an Automatic System for On-line Detection and Classification of Surface Defects on Cold-rolled Steel Strip

In collaboration with the British Steel Corporation, Sira Institute Ltd is currently pursuing the development of sophisticated equipment for the automatic inspection of cold rolled steel strip. This paper will examine the special difficulties associated with the application of optical inspection techniques to a dull metallic surface at line speeds of up to 50 ms m 1. The development work has centred on the use of high-speed scanned laser systems, unique in their ability to provide diffraction-limited resolution with intrinsically high optical throughput. In order to detect and delineate all significant defects down to the most subtle imperfections, the polar scattering characteristics of the surface have been exploited and optimum signal processing techniques are being identified. The paper will discuss some of the optical, mechanical and electronic constraints imposed by the inspection requirement.     

昆虫飞行信息自动化采集装置的设计

针对现有昆虫飞行信息采集方法中存在的采集数据量大、采集效率低和束缚实验对象等问题,设计了一种基于视觉检测技术的自动化采集装置。该装置主要包括障碍通道模块、运动触发采集模块、飞行轨迹信息模块和自动采集控制系统。首先,根据控制功能的需求设计了间隙控制器,采用激光测距传感器和步进电机等硬件实现了闭环控制;其次,采用STM32微控制器为控制终端,并结合运动方向检测算法触发Blackfly S USB3高速相机,实现昆虫在指定运动方向的序列图像采集;然后,利用开源计算机视觉库OpenCV分析采集的序列图像,获取昆虫的飞行轨迹信息;最后,通过嵌入式控制系统协调各模块之间的通信,以达到高效、稳定获取昆虫飞行信息的设计要求。为了验证该装置的适用性和准确率,选取中华蜜蜂进行穿越间隙的实验,实验结果表明：在静态环境中,该装置能获取完整、清晰的飞行序列图像,平均准确率达到73.24%,采集性能稳定,有效提升了采集效率。通过分析蜜蜂的飞行轨迹信息,推断出其识别间隙的机制与横向运动的幅度和速度存在联系,这为深度研究蜜蜂的飞行机制提供了支持。