融合多组双目视觉系统的管道尺寸测量技术研究

针对工业管道尺寸偏差的在线测量问题,本文提出一种融合多组双目视觉系统的管径测量方法。该方法通过使用多组双目摄像机对管道测量截面上投影的多个激光标记进行图像采集、三维重建和坐标融合,通过椭圆拟合得到外管径、椭圆度等尺寸参数。该方法通过仿射距离变换算法实现特征点的自动匹配,并采用具有法向量约束的优化点云配准算法保证坐标融合的准确性性。为了验证该方法的可行性,搭建多组双目视觉实验系统,对3种公称外径分别为285、299和325 mm的管道进行了外尺寸测量实验。实验结果表明,系统测量的相对误差在±0.570%范围内,最大重复性标准差为0.551 mm,最长测量耗时为1.5 s。该方法和系统基本符合工业管道在线检测需求,具有良好的应用前景。     

一种轴孔自动测量系统的溯源方法的研究

以研制的轴孔内径自动测量系统为实验对象,为了实现测量结果的量值溯源,分析了系统结构,从而得到系统存在的主要系统误差源和随机误差源,包括定位误差、测量误差、安装误差、轴向跳动和径向跳动误差。建立了系统的误差理论模型,并设计校正方案,以环规和三坐标测量机等仪器为标准,得到这些误差值,从而对测量结果进行校正。测量584 mm环规的实验表明,研制系统与激光跟踪仪测量结果一致,内径差值在10μm以内,验证了对各项误差源溯源方法的有效性。     

基于FPGA的多通道高分辨率时间数字转换系统设计

设计了一种FPGA实现的基于多相位时钟脉冲计数的多通道高分辨率时间数字转换系统。利用多时钟脉冲计数技术,实现数倍于计数时钟频率的计时分辨率,同时实现简便、资源占用少、利于大规模扩展通道数的高精度时间测量需求。尤其适用于阵列光电探测器的激光脉冲飞行时间测量系统。设计实现了64通道、计时分辨率1.25 ns的系统并进行了实验验证。结果表明此系统测量结果标准差优于1 ns,计时分辨率仍有进一步提高的潜力。     

基于MLS检测的一维绝对位移的误差分析与标定

基于最大长度序列（MLS）的原理设计了一种图像靶标,采用单目视觉和激光位移传感器开展了一维绝对位移的检测实验。在较为理想的环境下,系统重复定位检测数据的标准差小于1 μm。针对实际应用环境和系统安装状况,从镜头失焦、照明不均匀、靶标的偏转及镜头倾斜等可能造成检测误差的情况,开展全面实验和分析,探讨了该一维绝对位移检测系统的重复定位,并提出了改进方法。实验结果表明,采用最大长度序列所设计的靶标在镜头失焦情况下,一维位移检测的重复定位测量数据的标准差小于1 μm;通过改进算法使得照明不均匀测量数据的标准差小于1 μm;靶标偏移角度不大于5°的情况下,重复定位测量数据的标准差不超过1 μm;而镜头倾斜角不大于3°的情况下,重复定位测量数据的标准差小于1 μm。最后,采用激光位移传感器对该一维绝对位移检测进行了系统标定,经标定,在以上环境和安装误差条件下,该系统测量数据的均方根误差限制在了2 μm。测试实验和数据分析结果表明,该基于最大长度序列的原理的一维绝对位移检测系统,可实现高精度非接触精密位移检测,且具有系统结构简单、对实施工艺要求低和便于安装调试的优点。     

变形测量系统中激光光斑中心精确定位算法

针对变形测量系统中激光光斑中心精确定位的要求,在重心法的基础上,提出了基于重心法的曲线拟合亚像素定位算法.该算法首先用变结构元多尺度广义形态滤波算法滤除图像噪声,然后用重心法计算出激光光斑的亚像素位置,最后用曲线拟合对激光光斑的中心位置进行精确定位.根据变形测量原理,搭建了实验平台,通过多次实验,变形角的标准差均小于2...     

基于激光全自动测量模式的立式罐容量计量方法与试验研究

按照国际建议OIMLR71的技术规范要求,提出了一种用于立式罐容量计量的激光测量方法,这种方法可以实现立式罐圈板空间坐标的自动获取,测距和测角允差分别为2mm和2″。采用Nelder-Mead算法和最小二乘算法两种方法进行立式罐测量点坐标的数据分析处理,拟合出立式罐不同圈板处的等效半径。以1000m3立式罐为比对试验对象,激光测量方法测量结果与国际仲裁标准围尺法测量结果的最大半径偏差为1.47mm,验证了激光测量系统和数据分析方法的有效性。     

全金属螺杆钻具定子内轮廓测量系统的设计与测试

定子复杂的内轮廓型面与狭长的空间,导致在全金属螺杆钻具定子加工与使用后对截面轮廓进行精密测量存在困难,对此研究了一种螺杆钻具定子内轮廓测量系统。其中机械系统采用了平行四边形机构实现定心功能,使用激光位移传感器和角度位移传感器获取定子截面径向位置坐标,通过ARM开发板采集数据并传给上位机进行数据处理,搭建了测量系统的软、硬件平台。实验结果显示设计的测量系统的测量精度为±0.03 mm,测量内轮廓一个截面的时间在60 s以内,能适应内径为98～180 mm的螺杆钻具定子内轮廓的测量精度要求。     

基于USB总线的激光粒度测量系统研究

随着USB接口技术的迅猛发展,为了提高激光粒度仪测量系统的易用性、适用性和性价比,提出了一种基于USB总线的测量系统的设计方案.通过进行硬件系统的总体分析,优化现有方案,设计了数据采集电路、数据处理电路和数据传输电路,并完成电路调试.通过实验验证,完成了碳酸钙样品的粒度分布测量,且测量结果符合相关标准.该设计在基于US...     

一种基于线阵CCD的工件外尺寸测量装置的设计与实现

为了实现测量过程的自动化,提出了基于线阵CCD的工件外尺寸测量装置的设计方法。采用单片机为核心,并结合液晶智能显示终端,实现了工件外尺寸的非接触式在线测量和实时传输显示。利用光学成像原理,设计搭建了对应的光学系统;根据线阵CCD的工作原理,设计了信号处理硬件电路;为了实现自动化和智能测试,编写了相关的软件程序,同时对可能出现的异常进行了预警处理;最终进行了系统装置的封装测试。实验结果表明,该装置结构简单,测量结果准确,精度达到了微米级测量要求。     

多光路光散射扬尘检测方法研究

针对传统扬尘传感器在测量方法中测量精度低、长期户外测量精度保持性差的不足,在Mie光散射原理基础上,研究了一种多光路扬尘检测方法,设计了一套面向建筑工地扬尘检测的光学扬尘浓度测量系统。介绍了扬尘监测系统的光学测量原理,研究了新方法中光通量和离子浓度计算方法,并对检测系统参数进行了优化分析。设计了多光路激光扬尘检测系统,分析了光透过率与粉尘层厚度之间关系。对所设计系统以国控点数据为基础进行了对比实验,实验结果表明新方法相对国控点数值最大偏差8.5%,较PPD4NS检测精度明显提高。     

极端气温永磁体磁通测试系统

设计搭建了一台永磁体极端气温磁通测试系统。系统主要由温度控制、磁性能测试与连接组件三部分组成。通过合理的结构设计实现了可变温度环境下磁通的准确测试。利用本测试系统对两种典型永磁样品(烧结钕铁硼、永磁铁氧体)进行测试。实验结果表明:在-60~100℃温度区间内,样品的开路磁通随着温度的升高线性衰减。牌号N50M烧结钕铁硼的磁通平均温度系数为-0.09%/℃,牌号Y25永磁铁氧体的磁通平均温度系数为-0.15%/℃。     

基于卡尔曼滤波的高稳定度测温系统设计

诸多工业控制和国防领域中高精度测温的需求日益广泛,测温系统的稳定度是实现高精度的先决条件。设计和实现了一种基于标准卡尔曼滤波实现高稳定度测温系统,通过合理配置硬件和优化设计软件算法,有效地去除了信号传输过程中的噪声,并给出了详细的软硬件设计方案。系统选用TI公司MSC系列高性能嵌入式处理器为内核构建硬件平台,使用标准四线制铂电阻实现温度信号采集;在软件滤波算法中,利用标准卡尔曼滤波器无偏和估计均方误差最小的特点,完成对温度信号的最优估计和滤波。结果表明,测温系统在±80℃测温范围内稳定度能达到±0.02℃。     

图像处理在衣服尺寸在线测量中的应用

在衣服尺寸在线测量过程中,提出了一种基于图像处理的衣服尺寸自动在线测量系统。针对于衣服尺寸自动测量困难等问题,运用了基于机器视觉的图像处理技术,采用自适应阈值Harris角点检测算法提取初步边缘角点,构成初步角点集,运用Susan角点检测算法去除初步角点集中的伪角点,使用Harris角点检测算法和Susan角点检测算法相结合的算法对衣服关键角点进行提取标定和检测分析。通过坐标值定位对关键角点的位置进行分析,并且利用比例计算进行尺寸测量。设计的系统用于对512×512的256级灰度图像进行检测,测量的相对误差小于5%,绝对误差小于10 mm。实验误差和尺寸测量精度能够达到服装尺寸测量的标准。     

空气湿度微波谐振腔测量方法

提出一种通过微波谐振腔测量气体介电常数实现空气湿度连续测量的方法,并给出计算不同温度和湿度下空气等效介电常数的模型,设计出作为流动空气湿度传感器的两端采用开放同心圆环结构的特殊结构的谐振腔,对制作的谐振腔进行了气动特性仿真及S参数测量。仿真和测量结果表明：该结构的谐振腔适合于流动气体湿度的在线测量。研制了适用于空气湿度在线测量的微波测量系统。利用此系统对该文设计产生的饱和湿空气环境进行了测量,分析了测量结果和理论结果间的误差。该测量系统在29~38℃范围内能够实现±1.5%空气相对湿度的测量精度。     

自动气象站高精度温度校准系统

为了解决自动气象站的温度校准问题,对自动气象站测温精度和测温范围之间的关系进行了深入的分析和研究,设计了一种高精度测温系统。该系统以PT1000温度传感器、24位高精度AD转换器AD7799和单片机AT89S52为核心,采用直接测量、硬件校准与软件校准相结合的方法,设计了硬件电路和软件程序。实验结果表明,该系统工作稳定,可靠性高,在-50℃～+80℃的测温范围内,测温精度达到0.06℃,分辨率高于0.01℃,可用于对自动气象站进行温度校准。     

大口径深焦比Hindle球面镜曲率半径精确测量

Hindle法无像差法检测凸双曲面中,大口径深焦比球面反射镜的曲率半径测量是关键技术之一。提出了一种基于激光干涉仪、三坐标测量臂及标准定标球相结合测量球面曲率半径的方法。在球面镜面形干涉检验光路中引入一个标准定标球体,将其球心与检测系统的焦点重合,应用FARO测量臂对标准定标球体球心和被检球面镜镜面点坐标进行采样,从而计算球面镜曲率半径值。对一个口径Φ800 mm、设计半径为861.8 mm的球面标准反射镜进行曲率半径测量及精度分析,实测曲率半径为862.036 mm,系统的最大测量误差为±0.036 mm,测量不确定度为±0.015 mm;经Zemax软件分析,该测量误差对双曲面检测精度的影响仅为精度要求的3.4%,验证了这种球面半径测量方法的有效性及实用性。     

0.02级220kV标准电压互感器自校准方法应用研究

为避免长途运输造成220 kV标准电压互感器的量值误差过大,采用低端标准器测量、高端串联加法推算方式完成标准器的自校准。从测量重复性、上级标准器、互感器校验仪3方面进行不确定度评定,计算合成标准不确定度和扩展不确定度,并进行测量试验,试验结果满足相关要求,为下一级标准器的自校准奠定了基础。     

SF_6气体湿度标准现场应用合理性的验证

从固体对水分的吸附出发,分析了SF6设备中水分的形态,对湿度的现场测量进行了分析,测量数据采用统计方法对SF6气体绝缘进行了评价。结果表明,温度对SF6气体湿度测量有很大的影响,应用标准时应将湿度测量数据校正到20℃时。     

广角镜头畸变测量及校正方法研究

为了提高广角气溶胶探测仪的成像质量,提出了根据实验测量的拟合数据对图像进行畸变校正的方法。使用平行光管配合精密转台对探测仪光学系统的畸变量进行了实验测量,对畸变测量数据进行了多项式拟合,得到了光学系统在整个视场内的畸变量分布。实验结果表明,通过坐标变换与灰度校正,可以使探测仪采集图像的最大畸变量由10个像元偏移量(0.14 mm)减小到2个像元偏移量(0.028 mm)。采用基于实验测量畸变对所采集图像进行校正的方法,可以有针对性的对系统畸变进行校正,提高成像质量。