基于通用检测平台的高频信号传输补偿方法研究

针对自动测试系统中高频信号传输过程功率损耗问题,提出了软件补偿的方法;以某型通用检测平台为基础,首先分析了造成高频信号传输损耗的系统误差和随机误差影响因素,然后以不同频率下的功率损耗值为拟和数据点,采用最小二乘法拟和得到通道损耗模型,并据此模型采用软件编程实现对高频测试/激励信号的补偿;最后,对通用检测平台进行了测试试验,试验证明在30MHz至2.7GHz范围内所得实验结果满足平台的测试精度要求,证实了该方法的有效性与合理性。     

光纤光栅干涉式波长解调器的设计

基于光信号干涉测量的原理,对采用2×2和3×3耦合器构成非平衡M-Z干涉仪进行光纤光栅波长信号解调的方法,进行了详细理论分析,构建了完整的实验测试系统.实验表明,系统测量的分辨率可达到1 pm,测量精度3 pm.     

二维PSD及其在轴系标高变化测试中的应用

位置敏感探测器件（PSD）具有响应时间短、位置分辨率高、光谱响应范围大等优点。介绍了PSD的结构与工作原理,给出了位置坐标函数表达式和相应的输出信号检测电路框图。探讨了PSD在汽轮发电机组轴系标高变化测试中的应用,分析了影响检测精度的因素,提出了相应的解决办法。试验测试结果表明：基于二维PSD的标高测量系统运行稳定,测试数据可靠。     

衍射光栅超精密位移定位检测新方法

光栅干涉仪测量是精密位移检测系统中常用的检测方法,具有较高的检测分辨率。为进一步提高光栅干涉仪位移检测分辨率,通过对光栅干涉条纹信号的分析,提出了一种基于衍射光栅相位移动的超精密位移定位检测新方法。采用衍射光栅作为测量元件,通过在经典的衍射光栅位移检测系统中加入光电传感器的相位运动,改变衍射光栅系统的接收相位。其方法是调整光栅干涉仪系统,使得传感器接收视场中只有两个条纹;在目标定位运动台的最后定位阶段,使接收系统的光电传感器在检测视场的两个干涉条纹间进行移动,即改变了光栅干涉仪的接收相位。这种位移检测方法突破了检测元件本身的物理限制,在理论上可以获得亚纳米级以上的超高位移检测分辨率。依据相位移动原理,搭建了具有相位移动功能的光栅干涉仪超精密位移检测定位系统。通过定位检测试验证明了所提方法的有效性。     

基于DSP的移频信号高分辨率检测方法

为保障机车运行安全,而对指挥行车的信号快速、准确的测试是重要手段之一,所以对铁路轨道移频信号FSK的频谱进行了分析;为避免移频信号在频域分析中产生混叠,从采样信号中恢复原信号,根据带通信号的窄带特性,采用欠采样技术进行采样和快速傅里叶变换对移频信号进行处理,以提高频率分辨率;针对移频信号的频谱特点,提出了利用DSP的移频信号高分辨率的检测方法,给出了检测系统的结构框图,同时分析了系统的实时性;该检测系统具有体积小、接口丰富、精度高等优点,为设计快速、准确的移频检测系统提供了依据.     

基于多级衍射及自适应补偿的光纤光栅传感器解调技术

解调技术是决定光纤光栅传感解调系统速率、精度、容量等性能的关键因素。提出一种基于线阵光电探测器成像原理的光纤光栅传感器解调方案,通过多级衍射,结合弱曝光自适应超频技术和FPGA并行数据处理技术,实现了对传感信号的快速解调,同时可以实现对级联型光纤光栅传感器和长周期光纤光栅传感器信号的解调。使用温度、应力敏感光纤光栅传感器对搭建的铁路桥模型进行监测,实验结果表明,光纤光栅传感系统的解调精度可以达到10 pm量级,系统可测量光谱范围达50 nm,提高了传感系统的解调速率和精度,同时实现了光纤光栅解调设备的微型化。     

探测器前放组合件测试系统设计

利用虚拟仪器技术可以实现对探测器前放组合件测试系统等高精度测试系统的开发;系统以工控机为主控平台,结合自研的图像采集与处理单元、切换控制单元,利用虚拟仪器开发软件LabVIEW2011,实现对单个前放模块常温测试,对两发探测器前放组合件同时进行高低温、常温测试;对探测器盲元的检测做了详细的说明和分析;通过现场实际使用,证明了该系统测试精度高,完全满足了微弱小信号的测试,自动化程度高,测试速度快,实现了对测试数据、图表、图像的采集、保存和回放。     

基于光耦探测器显微CT的实现及其放大倍数的标定

X射线显微CT因其较高的成像分辨率,被应用于微小样品内部精细结构的检测。分辨率是显微CT最受关注的指标之一,而实现其测量功能则是当今CT研究领域的前沿方向。为了提高分辨率,本文设计实现了一种基于光耦探测器的显微CT系统,对经过几何放大的图像再进行光学放大。由于对其放大倍数的准确标定是实现其测量功能的重要前提,研究提出了基于标准栅格板和标准球的标定方法,对基于光耦探测器的显微CT的光学放大倍数和几何放大倍数分别进行了标定。这样即使在实际测试中射线源、样品和探测器的位置发生改变,亦可直接算出总放大倍数。标定过程还使用了最小二乘法以提高标定精度。二维X射线投影图像测量实验和三维重建结果测量实验显示,此种放大倍数标定方法是准确、有效的。     

剩余电流式电气火灾监控探测器控制电路板检测系统设计

剩余电流式电气火灾监控探测器控制电路板的性能参数检测是进行新产品研发和保证产品生产质量的重要手段;在需求分析基础上设计并实现了一种利用虚拟仪器技术构建的剩余电流式电气火灾监控探测器控制电路板性能参数自动检测系统;硬件由工业控制计算机、高精度数据采集卡和信号调理电路等构建,软件采用LabVIEW平台开发,完成数据采集、分析、处理和显示的功能,整体实现了对剩余电流式电气火灾监控探测器控制电路板的自动测试;实际应用证明,该系统具有高的测试精度和效率,为简单快速检测剩余电流式电气火灾监控探测器控制电路板提供了一种有效的方法。     

三维焊接坡口轮廓图像测量系统

开发了一种三维焊接坡口轮廓图像测量系统，该系统基于光栅莫尔条纹投影原理，由LD、光栅副、滤光片、面阵CCD（Charged coupled device）及DSP图像信号处理等部分组成。分析了在恶劣的焊接现场条件下，莫尔条纹投影到焊接工件表面的噪声产生机理，提出并采用了中值滤波方法对采集的原始激光焊缝图像信号进行平滑处理。由CCD采集到的焊接坡口表面变形的莫尔条纹二维激光图像，经过图像信号处理软件后恢复焊接坡口的三维轮廓图像，获得焊缝中心、深度、宽度等参数的精确尺寸信息。该测量系统经过在轻便型焊接机器人上试用，其测试精度、实时性基本能满足要求。实验结果表明该方法简单可靠、效果明显。     

边缘模式比对高精度测长技术研究

边缘在图像检测中有着重要的作用。本文利用参考标尺作为检测基准，采用边缘模式比对的方法，基于亚像素技术设计高精度的边缘检测算法，获得被测物的亚像素级边缘位置。算法精度高，具有抗噪声，抗抖动，抗倾斜等优点，并且对图像传感器件分辨率要求较低，特别适用于复杂生产环境下高精度的视觉测量。     

基于立体视觉的高精度标定与测量方法

立体视觉测量系统中,光学系统产生的畸变使目标的成像偏离了理论成像点,导致系统产生测量误差。针对提高系统测量精度的问题,提出一种基于立体视觉的测量方法。首先,根据标定板上各角点的像素分辨率,拟合整个成像平面的四次多项式,且多项式的系数与物体到相机的距离成比例;然后,应用双目测距原理,测量被测物体的纵向距离;最后,基于所得的多项式,应用单目相机测量待测物体的横向尺寸。实验结果表明,对于所提方法,当物体距离相机5 m以内时,其纵向距离误差可以减小到5%以内;当物体距离相机1 m时,其横向宽度测量误差在0.5 mm内,逼近理论最高分辨率。     

基于混合高斯模型和模板匹配的目标测速

针对目前视觉测速方法存在检测精度低、鲁棒性差的问题,研究了一种结合模板匹配和混合高斯模型的测速方法。首先,利用混合高斯模型进行背景建模,提取出仅包含目标轮廓信息的前景区域图像。其次,使用参数优化的模板匹配法获取目标的高精度像素位移。最后,使用改进的二维测量模型法精确获取目标对应的像素尺寸。利用目标物理尺寸与图像中目标像素尺寸的比例关系来计算实际速度。实验结果显示,该方法对不同形状目标在不同速度下的测速结果的相对误差均在5%以内,准确度较高。     

光栅数显装置的非线性补偿方法研究

以提高光栅测量系统的精度为目的,提出一种基于光栅数显装置的非线性补偿方法。采用实时误差分离技术来对光栅测量误差进行修正的,通过采样点建立误差修正的数学模型,根据数学模型实现对任意测量值的误差修正。实验结果表明,该方法可有效解决由光栅本身的制造误差、光电转换部分误差及外界环境的振动、温度变化等因素带来影响光栅测量系统精度的问题,从而可大幅度地提高光栅测量系统的精度,而且这种补偿方法不但算法简单方便且经济成本较低,完全能够满足大部分光栅测量系统对于测量精度的要求。     

基于FPGA的双目高精度宽波段激光告警系统

针对传统二维激光告警系统的光斑中心提取误差大、角度测量精度差和分辨率低的问题,设计了一种基于FPGA和InGaAs焦平面阵列探测器的高精度宽波段激光告警系统,对传统的otsu(最大类间方差法)阈值分割算法进行了推导和优化,同时,基于改进后的算法,通过FPGA实现了光斑中心坐标提取以及方位角、俯仰角等参数的计算,并将结果传输至上位机实时监测;实验结果显示,相较于传统的阈值分割算法,改进后的otsu算法使光斑中心提取精度达到了0.06个像素,改进后的激光告警系统角度测量平均误差为0.03°,角度分辨率达到0.05°;实验表明,双目高精度宽波段激光告警系统达到了实际应用的要求,提高了系统测量的角度分辨率和精度,对光电探测和激光告警领域的工作具有一定的意义。     

一种基于模板和DCT变换的柔性电路板配准方法

针对柔性印刷电路板（FPC）生产检测过程中的效率、精度等要求,提出一种基于模板与离散余弦变换（DCT）描述子的配准方法。首先,为了解决配准的精度问题,由电路板文件工程图解析得到对应图像,为后续处理提供更好的模板图,再利用离散余弦描述子的频域能量聚集特点,在模板与被检测图像之间建立对应关系,从而计算出对齐参数。其次,使用mipmap技术处理模板,为配准阶段提供不同精度的模板图片,从而有助于精度及效率的提升。实验结果表明：该改进算法的最大误差和平均误差均比原方法小;对于电路板这种大分辨率的图像,在mipmap采样的模板条件下,可以获得较高的精度,且处理速度有较大的提升。     

一种分段检测器集合生成算法的研究与实现

目前大多数入侵检测算法的研究均用于提高系统检测的准确率和对非法抗原的覆盖率,缺乏对提高算法检测速度的研究。针对这一问题,提出一种新的基于否定选择的检测器生成算法,利用分段的方法,先将候选检测器集合的大小利用求解递归公式计算出来,再用求解序号随机生成检测器。实验表明,该算法的时间效率得到显著提高,并具有实际的工程应用价值。     

基于光栅投影序列图像融合的倾斜校正算法

针对现有校正算法因抖动等因素存在的校正误差问题,提出了一种基于光栅投影的倾斜校正算法。通过分析连续频率变化的条纹图像序列,构建像素点位置与像素斜率的转换模型;然后利用光栅图像倾斜角度与像素斜率变化关系,使用三角法计算出倾斜角;最后实现倾斜校正。实验结果表明,该算法可有效检测出［-90°,90°］范围内的倾斜角度,准确率为99%。与现有的Hough变换等倾斜校正算法相比,所提算法检测精确度、准确率明显提高。     

一种复合光栅投影的在线相位测量轮廓术

提出了一种复合光栅投影的在线相位测量轮廓术,以解决在像素匹配和相位计算过程中对条纹频率不同需求的矛盾;在像素匹配过程中,提取高频信息以获得质量较高的调制度图像;在相位计算过程中,通过滤波提取低频分量对被测物体进行三维重构,避开高频分量造成的误差;在滤波过程中,设计了一种组合滤波窗,提升了滤波精度;仿真和实验证明了所提方法的有效性和实用性,使用该方法重构物体的误差约为0.89%。     

Edge Detection in Pipe Images Using Classification of Haar Wavelet Transforms

Automatic image interpretation for pipe inspection is a relatively recent area of research, which has great potential benefit. An important component of such systems is crack detection, or, more generally, edge or discontinuity detection. This paper describes a new approach to edge detection and applies it to pipe images. The method labels each pixel in an image as an edge pixel or a nonedge pixel by processing the Haar wavelet transform of the image in a window about the pixel using a support vector machine. As a pixel classifier, to within a moderate morphological tolerance, the detector has an accuracy of 99% on the images on which it has been tested and compares favorably with the commonly used Canny edge detector.