光学动态靶标动态精度检测实验研究

针对光学动态靶标动态精度的测量问题,研制了一套自准直法检测光学动态靶标动态精度的实验装置,对实验原理和实验过程进行了阐述,并对该系统进行仿真计算,结果表明该系统精度满足使用要求;介绍了光学动态靶标轴系精度的傅立叶级数展开的分析方法,对光学动态靶标动态精度进行了分析。研究的光学动态靶标精度自准直检测的方法能在360°的旋转锥角范围内进行连续的动态精度测量,结构简单,容易实现。     

薄膜结构点阵投影式三维动态变形测量技术

针对常规视觉测量方法在薄膜类结构动态测量中靶标影响薄膜局部变形的弊端,提出了一种薄膜点阵投影式三维动态测量技术。此技术利用激光器将靶标投影到薄膜结构上,并基于OpenCV库（开源计算机视觉库）提出了一套三维测量算法进行薄膜结构三维动态变形测量。为了验证其三维测量精度,设计了精度检验的标准尺。在原理验证实验中检验了薄膜结构点阵投影式测量技术的三维测量精度,并以24 Hz帧率拍摄、离线处理数据的方式对薄膜结构的整体变形和波浪变形工况进行测量。精度验证实验结果证明了此技术在1 m的测量距离与1.3 m×0.8 m视场下,X、Y方向的精度小于0.30 mm,Z方向的精度约0.77 mm,同时动态测量结果能够有效复现薄膜结构动态变形过程。     

经纬仪对准动态靶标的方法研究

动态靶标是一种在室内检测光电跟踪测量设备的装置,经纬仪在检验各项精度指标或调试伺服跟踪系统前都需要动态靶标和经纬仪的相对位置满足动态靶标按预定轨迹旋转一周,经纬仪通过调整方位和俯仰姿态都能够捕获到靶标(简称经纬仪对准动态靶标).首先介绍了传统的经纬仪对准动态靶标的方法,指出了其四方面的局限性,进而提出一种应用角度测量指向装置的经纬仪快速对准动态靶标方法,阐述了该方法所用角度测量装置的具体结构和对准靶标的具体实现过程,接着对应用角度测量装置对准靶标的主要误差进行了分析,最后总结了这种方法的优势.具体使用结果表明,该方法可以显著提高经纬仪对准靶标的工作效率.     

大尺寸三维激光测量系统标定技术研究

大尺寸三维激光测量系统是基于激光雷达工作原理的自动扫描测量系统,为保证其测量精度,需要在测量前对系统进行标定.采用螺旋线扫描和W型扫描相结合的扫描方式,通过工具球对测量系统进行标定的基本原理,同时,通过实验验证了标定的精确性,并对测量精度进行了分析.应用该方法,系统重复性测量精度不大于0.005mm,满足测量要求.在测量精度、测量效率、自动化程度和测量数据处理等方面具有明显的优点.     

便携式CCD尺寸检测技术研究

便携式尺寸检测系统具有非接触、使用灵活的特点,可以应用于环境复杂、仪器不易摆放的场所,本文介绍了便携式尺寸检测系统工作原理,并对影响测量精度的光学系统几何畸变、距离信息采集、曝光时间等各种因素进行了分析,尤其针对便携式系统提出了手动扫描极小值采集测量方案,提高了系统的检测精度.     

激光雷达测量系统的现场精度评价方法

针对激光雷达测量系统在大尺寸测量空间下的高精度、高效率的需求,对测量任务开始前需要进行的现场精度评价进行方法研究.通过对测量距离的控制,数据处理方法的改善以及测量网的系统站位设置等,实现了测量任务的精度预评估.首先通过蒙特卡洛仿真实验确定系统的合适测量距离,然后利用多站位数据融合技术对测量结果进行优化.根据国际标准的量值传递原则设计评价准则,确定了单站位和多站位两种现场精度评价方法.最后在实际测量现场中进行精度标定实验,验证方法的有效性.实验数据表明单点测量误差可以根据测量要求的不同,通过改变测量距离来控制.转站后的公共点误差通过多站位数据融合技术最大可以将误差缩小54％,证明方法具有理论正确性和实际可行性.     

三维激光扫描测量采样要素关系研究

在工程测量中,进行三维激光扫描时,扫描测量数据的质量与扫描采样间隔、激光光斑大小、扫描距离有关。研究发现,激光光斑大小与扫描距离呈线性变化关系,且激光光斑具有边缘效应,扫描距离和最小采样间隔的关系也呈线性变化关系。     

基于距离补偿的红外测温系统设计

分析了物体表面发射率、背景环境温度和测量距离对红外测温系统精度的影响。当测量距离增大时,会很大程度的降低测温精度。为了提高红外测温精度、减小红外测温误差,根据红外辐射理论和红外测温系统测温原理,推导出温度测量误差与测量距离之间的关系式,并设计了基于距离补偿的红外测温实验系统。根据最小二乘原理,结合实验数据,通过曲线拟合得到测量距离的补偿公式。通过对系统测得的温度进行距离补偿计算后,可得到被测物体的实际温度。实验结果表明系统在0～20cm测量时误差在0.02℃以内,在20～70cm测量时误差在0.05℃以内,提高了测温精度,验证了距离补偿方法的准确性。     

不同影响因子对落石运动距离影响的试验研究

通过振动台试验研究了在不同地震波峰值加速度、正弦波频率及坡形下不同形状与尺寸落石的运动距离,明确了地震作用下边坡落石对坡脚建（构）筑物的影响。研究表明：随着地震波峰值加速度增加,落石运动距离呈现增大趋势,且球形落石运动距离最大,圆柱体形和方形次之,长方体形最小。随着边坡坡角的增加,不同形状落石运动距离先增大后减小,当边坡角度为50°时达到最大值;随着边坡坡高增加,不同形状落石运动距离不断增大。随着地震波频率增大,落石运动距离先减小后增大,且不同形状落石对其最大运动距离的影响从大到小依次为：球形、圆柱体形、方形、长方体形,通过概率统计得出落石在距离坡脚1.6H区间内分布最多,为坡脚建（构）筑物的防护设计提供参考。     

一种红外测温的误差建模与补偿方法

为了降低红外相机测量目标温度时观测距离导致的测温误差,本文研究了红外相机测量结果距离补偿方法,测量了不同观测距离下黑体的温度值。通过指数模型、高次曲线模型、分段二次曲线模型构建测量模型,对不同模型进行误差补偿,通过对比多项式和指数拟合函数的相关系数,提出了温度-距离的分段二次曲线分布模型。实验结果表明:红外热像仪的测温误差随着目标的测量距离的增大而增加,利用所建模型对测温数据进行误差补偿,得到红外测温值与真实值最大相对误差为0.87%,提高了测温精度。     

个体化女裤裆弯线的松量分布计算

为解决女裤合体性问题,建立了距离松量模型,并据此修改女裤弯裆线,最终生成契合不同女性体型的个性化裆线样板。基于标准人体模型,首先制作了4条在裆弯线处含不同放松量的裤子,探讨了给定放松量下裆弯线距离松量分布情况。然后利用人体扫描系统对着装前人台和穿着这4条裤子的人台先后进行扫描,提取着装前后人台的裆弯线并测量出距离松量,通过分析距离松量和给定松量之间的关系,建立了距离松量计算模型,用于估算人体裆弯线处的距离松量,在人体裆弯线处加入计算的距离松量可以生成裤装样板裆弯线。最后提出了一种基于人体三维扫描的样板修正方法。     

视觉测量数据的灰色挖掘方法及其精度评定

在视觉测量的过程中,将由工程样机得到的有限数据进行灰色挖掘并且与曲线拟合相结合,充分地发挥2种不同方法各自的优势,以寻找位置精度与测量距离之间的关系.首先,利用少量的实验数据建立灰色预测模型,通过该模型对有限的测量数据进行挖掘以增加样本量.然后,利用灰色关联方法分析世界坐标系3个坐标轴上的位置精度与测量数据之间的关联性.最后,对灰色预测模型得到的数据进行多元、多阶的多项式拟合.实验结果表明:该方法预测数据的精度可以达到1级,并且位置精度与测量距离之间拟合的准确度优于99%.     

高速弹体水平入水产生冲击波特性

高速弹体入水产生的冲击波对弹体的水下运行与毁伤性能有着至关重要的作用.为得到高速弹体入水产生的冲击波及其传播特性,利用一级轻气炮高速发射平头和球形两种不同弹体水平入水,通过以不同方式分布于水下的压力传感器测量因此而形成冲击波峰值压力衰减特性.实验结果表明:初始冲击波峰值压力随着距离和角度以不同的方式衰减;在波的传播方向上,其满足指数衰减的形式,压力介于距离的倒数与距离平方的倒数之间的曲线之间.在球形波阵面上则以正弦曲线的形式衰减,这种沿距离和角度衰减的冲击波峰值不受弹体的初始速度的影响.     

基于TOF和RSSI的融合测距算法实现

为了提高无线测距的精度和稳定性,设计并在LoRa测距系统上实现了一种基于飞行时间(time of flight,TOF)法和接收信号强度指示(received signal strength indicator,RSSI)法的融合测距算法。该算法首先应用TOF方法和RSSI方法测量初始距离;其次,基于高斯模型选取发生在高概率区的初始距离测量值,得到其统计平均值,求出测量距离的最优值;最后,对测量距离最优值进行加权融合,得到最优距离的估计值。实验结果表明,相比于单一的RSSI和TOF算法,所提融合算法在近距离段和远距离段的测距精度较高,在50m范围内的测距精度可达到2m;在中间距离段的测距稳定性有所提升。所提的融合算法提高了无线测距的精度和稳定性。     

四站时差定位精度分析

为了研究四站时差定位精度,基于定位算法进行定位误差分析,并给出定位精度表达式,对不同测量条件的定位精度进行了仿真分析.结果表明：目标与受控区距离越近,目标定位精度越高;精度与布站类型有关,其中三角形布局精度最高;时差测量精度越高,定位精度越高;目标高度越高,精度越高.其结论对科学布站具有一定的应用参考价值.     

四站时差定位精度分析

为了研究四站时差定位精度,基于定位算法进行定位误差分析,并给出定位精度表达式,对不同测量条件的定位精度进行了仿真分析.结果表明:目标与受控区距离越近,目标定位精度越高;精度与布站类型有关,其中三角形布局精度最高;时差测量精度越高,定位精度越高;目标高度越高,精度越高.其结论对科学布站具有一定的应用参考价值.     

一种测量光学玻璃应力的光谱方法

光学玻璃的应力使其出现双折射性质,严重影响成像质量和导致波面形变,因此需要进行精确定量的测量。为了满足高精度玻璃应力测量的需求,文章提出了一种测量应力的新方法:在光谱扫描法测量系统的基础上,加入半波片作为延迟量基准,根据插入被测玻璃前后延迟量的变化,精确、定量地得到被测玻璃的应力。实验测量了1块立方体玻璃不同区域的应力。分析表明,光谱扫描精度为0.25nm时,系统测量误差小于0.4nm。     

交会图形对点位精度影响的分析

两点后方交会是交会定点中的最简单的方法,本文通过理论和模拟两种方法对不同的观测角、已知距离以及测角精度进行计算、比较,得出交会点图形的状况对点位精度有直接影响的结论,为特殊地区的野外测量作业提供了参考依据.     

入射角对激光点位精度的影响研究

三维激光扫描中的点位精度受光斑的影响较大,而光斑大小又受扫描特征（入射角和光斑）的影响较大,因此需要分析入射角及距离对光斑大小的影响程度。本文在分析以往光斑大小的基础上,将入射角和扫描距离引入到光斑大小计算模型中,推导了任意入射角及任意扫描距离情况下的光斑大小计算模型,并通过实例分析了入射角及距离对光斑大小的影响状况,确定了最佳的入射角及扫描距离范围。     

交会图形对点位精度影响的分析

两点后方交会是交会定点中的最简单的方法 ,本文通过理论和模拟两种方法对不同的观测角、已知距离以及测角精度进行计算、比较 ,得出交会点图形的状况对点位精度有直接影响的结论 ,为特殊地区的野外测量作业提供了参考依据 .