航空相机焦面位置定位量测

提出了一种定位航空相机焦面位置的系统,论述了系统的工作原理、硬件组成和软件设计。该系统采用平行光管产生焦面定位信息,利用CCD摄像头作光电转换器件接收图像,采用重心法处理数据,由光电位移传感器控制摄像头轴向的精确平移,根据采集的图像尺寸定位相机的焦面,利用焦面与实际成像面之间的距离判断是否离焦。通过对多部航空相机进行测试,是否离焦的判断与试飞结果完全相同。使用该系统能够判断航空相机是否离焦,进而判断相机能否正常工作。     

基于空间位置的增量式光电编码器误差检测系统

增量式光电编码器输出信号的正交性和均匀性是其重要技术指标之一,对增量式光电编码器的精度检测是编码器研制和生产过程中的重要环节。传统信号质量的检测是基于时间位置进行检测的,其检测准确度受转速均匀度影响,在高速、变速转动下对增量式光电编码器的动态性能检测并不准确。提出了一种基于空间位置的信号质量检测方法,并设计了相应的检测系统。检测系统采用直流无刷电机带动高精度角脉冲发生器和被检增量式编码器同轴旋转,并采集高精度角脉冲发生器在被检增量式编码器输出信号边沿时刻的数值,进行误差计算。该检测系统极大地减小了由于转速不均匀造成的测量不准确度。运用该检测系统对输出脉冲周期数为32 400的增量式编码器进行检测,并与时间位置检测法进行对比实验。实验结果表明:该检测系统检测结果不受电机转速变化的影响,可有效地提高检测精度及检测效率,能够实现动态检测。该系统的研制为批量生产增量式光电编码器提供了极大的便捷。     

CPLD在无人机发动机转速检测中的应用

开发了一种基于CPLD的简单方便的无人机(UAV)发动机转速检测模块,利用EDA技术,通过VHDL硬件描述语言完成了各模块的设计。阐述了发动机转速测量和转速模拟的原理和实现方法,并对设计方案进行了仿真和系统联调。结果表明:开发的发动机转速测量模块能够实时、准确地采集发动机的转速信号,发动机模拟模块能够精确地提供系统所需频率,能够完成无人机发动机转速检测。     

高速分幅相机图像采集的硬件设计与软件开发

高速门控4分幅相机可实现纳秒时间分辨的连续4帧图像采集。设计了分幅相机4通道图像采集的硬件系统,主要由4个CCD摄像头、多通道图像采集卡和主控计算机组成,在门控单次曝光工作模式下,外触发信号同时触发前端的电子学快门系统和后端的图像采集卡,实现对各路有效图像数据的同步采集。针对4分幅相机系统组成和工作原理,开发了专用的主控软件,功能主要包括各种工作模式下的采集控制和必要的图像处理。测试表明采集方案设计合理,所实现的软硬件系统工作稳定可靠,确保了分幅相机系统的整体性能。     

脉冲信号测速电路模块设计

基于51单片机的转速测量系统通过光电编码器对电机脉冲信号进行采集,实现对脉冲信号的产生、整形,完成对单片机处理后信息的输出和显示,可对电机转速进行远程控制。键盘模块调节设置初始转速上限,当转速大于上限则声光报警。由于采用了单片机和光电传感器,该系统具有硬件电路简单、测量精度高、性能稳定可靠等优点,适用于自动控制、自动检测及各种转速测量与控制领域。     

大面阵CCD相机在靶场测量经纬仪中的应用设计

在光电经纬仪改造过程中,提出了一种以大面阵PanteraTF1M60相机作为光电经纬仪数据录取器件,以工控机为数据存储处理平台的数字化数据采集记录系统。通过对相机应用的研究和图像数据存储模式的设计,本系统工作在外触发同步模式下,采用图像数据的双缓冲区模式及优化的虚拟一起界面设计。结果表明本系统实现了数据图像高速无压缩存储,系统具有外触发同步精度高、存储数据准确、图像实时监视,满足光电经纬仪技术指标要求。     

一种光纤布拉格光栅动态解调系统的研究

设计并实现了一种基于长周期光栅边缘滤波特性解调光纤布拉格光栅(FBG)的动态应变检测系统。研究了当试件加载垂直周期力时FBG受到的动态响应特性。将FBG作为传感元件, 利用长周期光栅(LPFG)边缘滤波特性对光强调制, 长周期光栅的透射光信号经光电转换获得电压信号, 通过数采卡与LabView软件设计结合由计算机采集。根据试验结果, 获取信号的时域波形图并进行频谱分析。结果表明, 该系统采集的信号能够较好地反映施加振动载荷的频谱特征, 并实现了3 kHz频率以下的动态应变测量, 波长分辨极限达到0.004 nm。     

基于虚拟仪器的航空相机电路板检测系统

介绍了某型航空相机电路板检测系统的设计方案。该方案将电控系统中需要检测的电路板上多个待测信号通过一个专用连接器引出,用不同电缆将不同规格检查口与检测设备连接,由检测设备负责选择待测信号,并通过虚拟仪器采集信号。将采集到的信号波形与检测设备预先存储的信号波形相比较可得知信号是否正常。使用该检测方法大大提高了对相机的检测效率。     

光电经纬仪动态误差修正方法

针对光电经纬仪红外相机测量系统动态测量精度低的问题,提出了一种通过修正各分系统之间延时时间从而提高动态测量精度的方法。首先介绍了光电经纬仪红外相机测量系统的组成和测量原理,分析了大地坐标系下物像空间的对应关系,指出了影响光电经纬仪红外相机测量系统的原因是相机内方位元素的准确性和光学畸变校正效果。分析了影响光电经纬仪红外相机测量系统动态测量精度的原因,提出了采用各分系统根据工作参数采用不同延时时间的误差修正方法。实验结果验证了该方法的正确性和准确性,标定结果与精度比对实验结果表明,经过动态测角修正的方位角与高低角测角误差均方根值分别由27.89与17.67提高到10.07与8.56,该方法有效地提高了动态测量精度,并且对其他光电测量设备具有参考价值。     

基于改进LK光流法的MEMS面内运动分析技术

为获取微机电系统(MEMS)面内运动过程中的动态 特征,文中提出了一个MEMS面内运 动测量系统．该系统通过FPGA产生相机外触发和频闪光源两路时钟同步驱动脉冲,利用频闪 成像的原理对谐振状态下的MEMS器件进行图像采样．对图像序列进行Canny边缘检测后,引 入Shi-Tomasi角点和Lucas-Kanade光流追踪的方法进行运动分析,获取器件的幅相信息参 数 ．使用该系统对一个定制的微陀螺仪进行实验测量,实验证明该技术可实现MEMS面内运动的 亚像素精度测量,与传统的LK光流法匹配相比,能够减少由图像灰度值变化带来的测量误差 ,同时该方法具有较好的测量精度,测量重复性可达10 nm。     

基于GL0816传感器的高速线阵CMOS相机系统设计

为了满足印刷等高端工业检测中物体快速运动,需要大幅面、高行频、高分辨率图像采集等要求,研发了一款微米级高分辨率、高速线阵工业相机。首先,介绍了高行频、高分辨率国产CMOS图像传感器GL0816的功能与特点。然后,基于该芯片设计了一套高速大幅面高分辨率线阵工业相机系统,该系统采用FPGA作为整个系统的控制核心,以DDR3LSDRAM作为图像缓存器,以GigE vision2.0协议为输出标准,以SFP+作为高速图像输出接口。最后,搭建相机系统测试环境,对所设计的相机进行系统测试。结果表明:该相机系统行分辨率为8 192,可连续采集2 000行作为一帧图像输出,行频为50kHz,动态范围为57.32dB,信噪比为40.95dB,具有实时图像采集功能。该相机系统具有大幅面、高帧频、高分辨率、高信噪比、宽动态范围等优点,适用于印刷检测行业快速运动目标捕获成像及图像实时显示。     

大型风电叶片动态摄影测量网络优化

在大型风电叶片动态摄影测量中,为了对相机的站位进行优化,采用一种变异操作改进型遗传算法作为摄影测量网络优化方法,通过光线束前方交会的误差传递建立测量误差模型,以空间坐标测量误差的标准差为网络优化的目标,同时根据被测风电叶片几何结构和实际环境确定了相应的约束条件进行仿真实验,得到了最优的相机站位。结果表明,在以叶片长度为40m的风机为被测物的仿真实验中,最优站位的空间坐标测量误差标准差为2.7mm;通过对叶片长度为3.5m的风机模型进行实测实验验证,最优站位的相对测量误差为0.009%,最大误差为0.617mm。该研究为风电叶片摄影测量的网络优化提供了参考。     

一种风机叶片图像采集及缺陷检测系统

本文针对目前风机叶片人工检测工作量大、效率低、缺陷检测准确率不高的问题,提出并设计了一种基于无人机图像的缺陷自动化检测系统。本文介绍了系统的图像采集系统、采集方法、缺陷检测原理及检测效果:系统以无人机为飞行载体实现了（风机叶片的）自动巡检,从而提高了巡检效率,降低了人工的工作量;通过图像分割及缺陷检测算法设计实现了缺陷可疑区域的自动检测;可见光加红外光双光融合提高了叶片缺陷自动识别的准确性。经过多次现场测试验证,本系统可以精确、快速地实现鼓包,裂纹和褶皱等缺陷的自动识别与检测。     

航空发动机叶尖间隙测量技术研究进展

系统介绍了国内外航空发动机叶尖间隙测量技术的研究进展,分析了这些技术的原理、特点及具体应用,并指出了发展方向。在此基础上,提出了适用于航空发动机高转速叶片在线监测的新方法,并介绍了一种可实现航空发动机叶片故障监测的膜片式高温光纤F-P声发射传感测量系统。     

高速多光谱辐射测温系统研制

为了解决非接触测温系统中常见的成本高昂、系统复杂、实用性差、响应速度慢等问题, 采用多光谱测温和快速响应光电探测技术, 设计了一套低成本高速多光谱辐射测温系统。利用高速微弱光信号采集模块、高速模数转换芯片、高性能可编程门阵列和同步动态随机存取内存保证了微弱光信号的高速转换、同步采集、大容量缓存, 具备纳秒级变化温度场的测量能力。结果表明, 测温误差小于±1%, 时间分辨率可达到50ns。这一结果对于快速变化温度场的测量是有帮助的。     

一种光电触发系统的研究

为稳定视觉测量系统中工件在在线自动检测的触装置,以满足相机的触发功能。根据同步光电触发机制原理,分析了触发系统的出射和反射光学光路及其光电探测性能;并设计了相关的信号处理电路,根据电路的噪声特性,分析背景环境对检测电路的影响。通过具体分析计算实验,自动检测功能满足了工件测量系统的触发要求。     

光电编码器的动态误码检测系统

为了实现对光电编码器在动态状态下的误码检测，提高批量生产时对光电编码器的误码检测速度，设计了光电编码器动态误码检测系统。首先，对光电编码器误码产生原因进行了分析，并对光电编码器误码进行特征识别。其次，针对光电编码器误码的特征，采用微分方法对光电编码器进行动态误码检测。然后，搭建了光电编码器动态误码检测系统，设计了软硬件电路。最后，对所设计光电编码器动态误码检测系统进行实验验证。实验表明:所设计的动态误码检测系统能够实现对0~8 r/s转速下光电编码器的误码检测，检测结果直观、准确。检测系统极大的提高了批量生产光电编码器时的检验速度。     

基于持续热激励红外检测的风机叶片腐蚀检测

由于海上风电机组检修较为困难,为防止海上风机叶片出现严重故障,提出基于持续热激励红外检测的海上风机叶片腐蚀检测研究,在叶片轻微腐蚀阶段实现腐蚀检测,避免叶片损坏对风机造成更大影响。分析海上风机叶片结构,针对该结构制定海上风机叶片腐蚀检测平台,在被测叶片的表面装置热激励源进行加热,并在叶片外部通过红外热像仪检测加热后的叶片表面温度场变化;采用热传导微分方程,求解持续热激励升温与降温阶段被测区域表面温场,获取叶片正常面与腐蚀面的热激励深度;通过有限元软件ABAQUS依据叶片三维模型,结合热传导微分方程,模拟被测叶片的温度场变化情况,获取叶片腐蚀模拟结果。经实验验证：该方法的红外热成像的测温范围较大,且测温精准度较高,在检测时不会受到检测距离的影响,依然保持较为清晰的检测结果,同时可根据检测得到的腐蚀面温度有效区分腐蚀严重程度。     

基于FPGA的数字相机自动曝光技术研究

针对传统的自动曝光算法不能满足特殊光照条件的场合,在研究数字相机的工作原理及特点的基础上,实现一种以现场可编程逻辑器件(FPGA)为控制核心的数字相机自动曝光系统,提出了基于图像熵的一种新的自动曝光算法.工作在外触发下的数字相机通过CameraLink接口作为图像数据的输入,利用FPGA的高速并行性完成了数字图像数据的采集、数据流的缓存控制,并且综合分析了基于图像熵的图像分区自动曝光算法的原理和过程,给出了该算法具体的实现方法,最后将得出的曝光参数输出给相机以达到合适的曝光.经实验验证:该算法的曝光效果不但适用于普通光照,而且在特殊光照条件下同样能很好的曝光,不受光照条件的影响,提高了相机系统输出图像的动态范围.     

基于千兆网的高帧频视频采集系统

高帧频视频图像采集是测试技术领域的重要组成部分,系统根据B码时统的高精度信号,由控制计算机通过软件修正摄像机曝光信号时间,实现了高帧频视频图像和测控数据的同步采集,设计了一种无信息损失的高帧频(1 000 F/s)、高分辨率视频图像和测控数据同步采集系统。利用千兆以太网把图像数据从相机的FLASH内无失真转储到计算机硬盘内,并在转储过程中把同步测量数据合成到对应的图像帧频上。