机器视觉螺纹测量的误差分析

为了提高机器视觉方法测量螺纹的精度,采用理论分析和实验验证的方法,研究了用垂直投影测量和切向投影测量方法进行螺纹测量时发生的延伸螺旋面投影遮挡问题。在介绍垂直投影测量和切向投影测量方法的基础上,解释了垂直投影测量和切向投影测量方法产生原理误差的原因。通过对遮挡误差和不同螺旋升角误差对螺纹牙形角测量影响情况的理论分析和推导,给出了垂直投影测量时延伸螺旋面遮挡和不同螺旋升角影响的误差计算式,并进行了实例验证和分析。结果表明,对导程较大的螺纹按垂直投影法测量时,由延伸螺旋面遮挡造成的牙形角测量误差可达到1°以上。这一结果对牙形角测量而言是不容忽视的。     

外螺纹垂直投影测量法及应用分析

为了实现外螺纹的高效测量,采用理论分析与实验验证对垂直投影测量方法进行了研究。解释了垂直投影测量法在外螺纹牙形测量过程中出现的牙形失真现象,分析了牙形失真现象的产生原因和发生条件,分别给出了普通三角螺纹和梯形螺纹牙形失真发生条件,证明了采用垂直测量法进行普通三角螺纹测量不会发生牙形失真现象,而梯形螺纹会发生牙形失真。通过用工具显微镜和影像测量仪对普通三角螺纹与梯形螺纹测量数据进行了对比。结果表明,普通三角螺纹和管螺纹可适用垂直投影测量方法测量,而梯形螺纹采用该方法测量会有较大的测量误差。这一结果对利用垂直投影测量方法实现外螺纹高效测量是有帮助的。     

大尺寸内螺纹的测量

用弯板将螺纹件固定在轮廓仪工作台上，调整好位置及仪器放大倍数。绘制螺纹牙形轮廓图。然后用万能显微镜对牙形轮廓图进行测量，测出螺距和牙形角。再用万能测量方法，在平台上测出相关尺寸，通过计算便可得到实际中径尺寸。本文对测量方法误差进行了分析，其测量方法误差不超过±４．８２μｍ。     

基于机器视觉的螺纹参量测量系统

为了高精度测量螺纹的各项参量,建立了基于机器视觉技术的螺纹参量测量系统。采用螺纹工件旋转、相机跟随拍摄的方式采集螺纹在平行背光下的轮廓数据,实现了螺纹的各项参量测量,扩大了系统的测量范围,并且降低了相机标定误差的影响。推导了坐标系统转换方程,通过标定实现了坐标统一,并推导了螺纹参量计算公式;针对CCD相机光轴和螺纹轴线垂直时螺旋线对螺纹牙投影产生遮挡失真情况建立了数学补偿模型。结果表明,得到的测量不确定度小于2m,重复性优于4m。该系统可以完成螺纹的各项参量测量。     

深度学习精确相位获取的离焦投影三维测量

数字光栅投影三维测量技术,通过离焦投影二值光栅条纹,生成三维测量所需正弦光栅条纹,能够实现超高投影速度,在快速三维测量领域具有极大潜力。但是,二值光栅条纹不可避免地包含高次谐波,导致计算所得相位包含相位误差,进而降低了快速三维测量精度。提出了一种基于深度学习精确相位获取的离焦投影三维测量方法,通过构建含噪声相位到精确相位的端到端深度卷积神经网络,降低高次谐波引入的相位误差,进而实现快速精确三维测量。首先,以理论分析证明所提方法的可行性,并以仿真和实验进一步验证了所提方法的有效性和精确性。与现有快速三维测量方法相比,所提方法在保证测量速度的同时保证测量精度。     

同向和异向螺旋棱多线梯形和矩形螺纹挤压工具的研究

螺纹挤压成形在我国是一个新颖的工艺形式,它具有颇多的优点,其加工效果是切削形式无法与之论比的。当是公制螺纹时,由于其螺纹截形呈三角形,大都为单线,螺旋升角较小,挤压成形的效果极好。当螺纹截形为梯形和矩形时,由于牙型型面较深,扭矩大,且大都为多线螺纹,其螺旋升角又较大,如果按照公制螺纹的形式设计丝锥和挤压很难达到预期效果,而且弊病很大,极易崩齿,甚至无法进行。为使挤压成型用于梯形和矩形螺纹,     

基于CCD视觉的螺纹参数自动检测技术研究

为实时准确地对螺纹的牙型角(牙型半角)、螺距、导程、螺纹高度、大径、小径、中径、螺纹升角等参数进行测量,并提高测量精度,设计并实现了基于面阵CCD的螺纹参数非接触测量系统.着重研究了该系统的光学成像、螺纹图像预处理、边缘检测、亚像素提取以及摄像机标定等内容,研制了相应的测试分析软件,进行了相应的实验研究.研究结果表明,该系统测量速度快、测试精度高、重复性好.     

数字投影中填充因子对相位测量影响分析

提出了数字投影的填充因子对相位测量的误差分析。在结构光三维测量中,数字投影容易改变条纹周期和产生准确的相移,因而到了越来越广泛的应用。然而相比传统的机械模拟投影方式,数字投影采用了抽样方式,且由于其自身结构的限制,填充因子不能做到100%,必然对相位测量有影响。针对填充因子对相位测量的误差,还没有人进行充分研究。对填充因子引起误差原因进行分析,并给出其数学描述,从而建立了理论依据,还进一步提出了离焦减少误差的方法,并给出了其数学表达。最后通过模拟实验的方法,对理论进行了验证,实验结果证明了填充因子减少将增大测量误差,离焦法可以减少相位测量误差。     

三维激光雷达在火炮偏离角测量中的应用

针对目前国家军用标准(GJB)方法对火炮炮膛轴线偏离射面的偏离角度测量方法中存在的精度低、效率低、工作人员多、结构分散等问题,提出了一种新型火炮偏离角度的测量方法。方法基于三维(3D)激光雷达空间点三维坐标测量原理,采用火炮身管粘贴标准靶球,通过测量标准靶球空间点的球坐标解算出调炮前后两条空间直线方程,并经空间向量投影,转换为在投影面上进行直线方程的求解,进而求得火炮偏离角,并用微分法进行测量精度分析及计算。分析了该方法的原理、测量过程并与现行GJB方法进行比较,实验数据表明使用该方法对火炮偏离角进行测量的效率和精度都有明显提高。     

基于双波片的偏振调控和偏振测量技术

针对双波片偏振调控结构,基于Stokes-Mueller矩阵偏振算法,对双1/4波片和双1/2波片的偏振调控机理作了详尽的理论分析,得出调控偏振态与双波片快轴方向之间的关系,并追迹其在庞加莱球上的运动轨迹.基于双波片调控结构搭建偏振测量系统,根据入射和出射Stokes矢量构建了投影关系矩阵算法,完成了待测元件Mueller矩阵的测量,并分析了波片的快轴方向误差和位相延迟误差对Mueller矩阵测量结果以及对出射偏振态调控精度的影响.分析结果表明:波片的快轴方向误差控制在±2°内,位相延迟误差不大于λ/300时,Mueller矩阵的最大测量误差为0.040 2,波片自身误差对测量结果的影响可以忽略不计;波片自身误差所引起的方位角误差不大于0.16rad时,快轴方向误差引起的椭率角误差最大不超过0.032 rad,位相延迟误差导致的椭率角误差小于0.015 rad,且对偏振度无影响.     

补偿强反光体表面红外测温误差的算法研究

针对运动强反光体表面温度实时测量困难、精度低这一难点,本文从红外测温原理入手,分析并揭示了红外测温精度易受到被测物体反射率、测量距离、测量环境、红外入射角等因素的影响。根据铝板材加工设备轧辊表面测温实际需要设计了一种利用红外传感器实现对强反光体表面温度点对点测量的方案。通过对测量数据的研究分析建立了一种基于斯忒藩定律的红外入射角度补偿算法,以此减小因红外入射角度变化产生的测温误差。实验结果证明本方法能较好地弥补红外入射角度变化产生的测温误差,提高测温精度。该补偿算法运算简单,适应性强,为改善入射角度变化对测温精度影响提供了新的方法。     

一种超精密非球面在位测量方法

高面形精度非球面加工,离不开面形测量和误差补偿加工。离线测量容易导致工件装夹误差,并带来非加工时间增加。为解决这一问题,采用一种利用接触式的微小测头与激光干涉位移测量计相结合的在位形状测量装置,直接对磨削后的工件表面进行在位形状误差测量。介绍了该在位测量方法的原理及非球面测量过程,探讨了回转对称轴在半径方向的误差与测头倾角误差对测量误差的影响,并进行了补偿加工实验。对加工后的微小非球面进行了在位测量,并与超精密离线测量系统测量结果进行了比较。     

机载远程红外双站测距研究

介绍了红外双站测距的原理,分析了机载远程红外双站测距误差的影响因素并分别推导出各影响因素引起的部分误差公式,通过仿真实验进行了验证。实验结果表明,红外系统的测角误差和距离基线误差越大,测距误差越大;在测量精度和目标距离一定的条件下,由测角误差引起的测距误差与目标的方位角和俯仰角有关,由距离基线误差引起的测距误差与角度无关。     

雷达导引头斜投影抗质心干扰性能分析

箔条、角反射器等质心干扰诱使雷达导引头目标指示角偏离目标,导致导弹脱靶.为了解决这一问题,该文利用目标与干扰极化状态的差异性,通过目标、干扰极化相位描述子构造出斜投影算子,然后采用斜投影处理来抑制雷达导引头质心干扰.鉴于实际中目标、干扰极化状态难以准确估计,重点分析了目标、干扰极化相位描述子估计误差对斜投影输出目标、干扰信号的影响,推导得到了斜投影输出目标、干扰信号误差解析表达式;在此基础上,进一步推导得到了斜投影输出干信比、单脉冲比误差与目标、干扰极化相位描述子估计误差之间的关系式.理论分析与仿真结果表明,斜投影处理后的雷达导引头测角误差与目标极化相位描述子估计误差无关,与干扰极化相位描述子估计误差有关;干扰极化相位描述子估计误差在-10度到10度范围内时,斜投影仍具有一定的干扰抑制能力,有助于提高导引头的测角精度.     

激光陀螺测角仪测角误差来源研究

激光陀螺动态测角仪是近几十年来发展起来的高精度、高灵敏度的动态测角系统。为了充分利用激光陀螺高精度的优良性能来提高角度测量的精度,对激光陀螺测角仪系统的结构和工作原理进行了介绍,综合国内外文献中对各主要误差源进行了定性的分析,估算了各误差的大小,由此得到了系统总的测角不确定度约为0.3'。结果表明,量化误差对测角精度影响较大。这一结果对探索进一步提高系统精度的方法具有指导性的作用。     

光栅投影三维测量系统中标定技术的研究

相机和投影仪的标定精度决定光栅投影三维系统的测量精度。提出一种改进的标定方法。该方法在逆向相机模型的基础上对投影仪进行标定,利用相位编码法进行绝对相位展开,避免相机标定误差的引入,在标定过程中减少投影仪投射图案的数量,使标定操作更加简单、快速。在系统的标定过程中,利用投影仪投射的垂直、水平两组光栅图像,建立其与相机图像的对应关系,进而求得标志点圆心在投影仪图像上的像素坐标;然后利用带有径向畸变的相机模型对投影仪进行标定;最后进行系统的立体标定,确定相机和投影仪间的相对位置关系。实验结果表明所提方法切实可行。     

拍星残差数据相关性分析的大气折光差修正

靶场通常采用夜间静态拍星的方式检测光电经纬仪的静态测角总误差。受大气折射率变化的影响,俯仰方向测角数据通常采用大气折光差经验公式进行修正。不同地区和时间的大气环境差异使得该经验公式存在较大误差,导致拍星解算得到的俯仰方向测角误差偏大,且影响俯仰方向测角误差因素的进一步分离。为此,提出了一种基于多台光电经纬仪同步拍星数据相关性分析的大气折光差修正方法。基于经纬仪拍星方位角和俯仰角测量残差模型推导得到了大气折光差修正误差模型。根据该误差模型,利用分布在同一区域不同点位的多台光电经纬仪拍星俯仰角残差数据,采用最小二乘法拟合得到大气折光差的修正系数并修正俯仰角测量残差数据。实测数据表明：采用该方法对俯仰角测量残差进行大气折光差修正后,光电经纬仪俯仰角测角总误差显著降低,且由垂直轴倾斜误差修正错误引起的方位角和俯仰角残差特性得以显现。文中提出的方法无需使用探空气球等获取大气参数,即可对同一地域分布的多台光电经纬仪拍星俯仰角残差数据进行修正,修正后的数据可用于进一步分离其他误差因素,具有较强的工程应用价值。