基于环形光切图像法的管内壁激光测量系统

研制了基于环形光切图像法的管内壁测量系统。测量系统主要由半导体激光器、环形光发生器以及CCD摄像机组成。来自光环发生器的环形光带投射于被测管内壁上并成像于CCD摄像机。根据光散射和反射的理论,测量系统参数被选择以优化系统。实验结果显示原理正确、技术可行。     

关节式坐标测量机激光测量头参数标定

在三维视觉测量中,标定方法对测量结果的影响是决定性的.本文通过分析、比较各种视觉模型及标定方法,采用考虑镜头畸变因素的三维视觉模型以满足高精度测量系统的需求.由于关节式坐标测量机的激光测量头,使用单摄像机和线结构光来匹配被测物体表面的三维数据,本文设计了一种新型的阶梯形标定块,通过标定块图像和激光条纹图像完成了摄像机的内外参数标定和激光平面参数标定.实验证明,该标定操作过程简单,易于实现自动化,且具有较高的标定精度.     

纸浆模塑托盘对角刚度的跌落试验测试

通过跌落试验机对纸浆模塑平托盘进行对角线刚度试验,分析了其从不同高度跌落后的变形,校核了托盘的对角刚度,并利用数字图像相关方法对高速摄像机采集的图像进行了定量分析,得到了纸浆模塑材料的弹塑性力学特性,从而可以定量评定托盘抗冲击变形能力及对货物的承载能力。为纸浆模塑托盘的设计提供了重要指导。     

基于双目立体视觉与数字散斑图像相关的全场振动测量

研究了基于三维数字散斑图像相关方法(3D-DSCM)的三维全场振动测量相关问题。该方法通过双目高速摄像机连续采集散斑动态变形图像,结合数字散斑相关方法对目标点进行相关匹配,可得到随时间变化的物体离面振动位移信息。通过正弦激励稳态响应的比对实验、各参数(相关函数、子区大小、形函数)选择对测量结果的影响的实验研究。研究结果表明50 Hz稳态激励下的所测振动幅值相对误差小于3.5%、幅频曲线相关系数高于98%;相关函数、子区大小、形函数的选择都对计算的精度具有很大的影响。     

基于结构光的铁路扣件缺失高速探测方法

为了解决高速铁路扣件缺失的快速在线探测识别要求,提出了一种新型的结构光方法,由激光光源产生多条线结构光,在扣件区域产生平行光条,用德国AVT高速工业摄像机GE-680C实时获取扣件区域图像.当光源投射方向与CCD摄像机拍摄方向成一定角度,铁路扣件会遮挡光线,从而摄像机可以获得不连续光条的图像.经图像预处理去除噪声信号后...     

爆破模型的动态光测力学方法研究综述

动态光测力学方法是爆破模型研究十分重要的工具,各种光测力学方法对爆炸应力、应变、位移场的测量及相应研究有不同的作用.在总结大量国内外文献的基础上,对爆破模型研究中使用的动态光测力学方法进行了回顾和评述,阐述了它们在不同阶段实验技术和理论研究的进步.重点介绍动光弹、激光全息干涉法在爆破研究中的运用及最新进展,简略探讨了动态焦散、云纹、云纹干涉法等其它光测力学方法在动载研究中的使用情况.通过分析上述文献,指出了这些方法的运用前景和发展方向.     

图像序列中破片群目标提取与关联方法研究

图像序列中破片群目标的提取和相互关联是基于高速摄影的破片参数测试中的关键技术,为准确提取破片群目标并进行关联,采用混合高斯背景建模结合邻帧差分法提取出前景;通过形态学处理,消除爆炸产生的火花扬尘等干扰,准确提取出了图像中的破片目标;提出了基于轨迹约束的搜索方法对图像序列中同一破片目标进行关联,通过试验验证,证明方法可以满足测试要求。解决了高速摄影法进行破片测速中破片群目标提取和图像序列中同一目标关联的关键问题。     

数字图像相关技术在大豆蛋白喷涂流速测量中的应用

目的分析蔬菜复合纸制备过程中的喷涂雾化规律,研究大豆蛋白喷涂液在不同喷涂参数下雾化场速度的变化。方法首先通过高速摄像机采集多帧连续喷涂图像,然后对采集的图像序列做相关性分析以获得各图像对之间的相对位移场,最后结合高速摄像机采集图像参数计算大豆蛋白液喷涂雾化速度场。结果选取喷头下方10 cm处,边长为10 cm的正方形区域的雾化颗粒进行分析,当气压一定时,大豆蛋白雾化颗粒平均速度随液压的增大而增大;液压一定时,随着气压的增大,大豆蛋白喷雾颗粒平均速度先减小后增大,最后趋于某一稳定值。结论通过数字图像相关技术对高速摄像机拍摄的雾化场图像进行处理分析,能够描述大豆蛋白液喷涂雾化场的速度分布特性。通过处理不同喷涂参数下的雾化图像,得到了喷涂参数对雾化颗粒速度的影响。     

单晶体材料内应力研究进展

随着科学技术的发展,晶体的力学性质,如弹性、脆性、硬度和解理性等引起了人们的重视。晶体材料应力分布取决于很多复杂因素(加热、退火、提拉、切割、搬运以及生长过程中的各种力学因素)。从应力表征、硬度及断裂韧性的测试方法入手,回顾并总结了晶体材料力学参数的表征手段,阐述了晶体开裂的分布规律及原因。其中光测方法(主要包括光弹法、X射线衍射法等)因其对晶体材料无任何机械损伤、检验灵敏度高而应用广泛:光弹性是光学晶体材料的重要特性,利用光弹仪测定光程差,根据平面光弹性的应力-光学定律确定主应力差;X射线衍射方法测定样品中宏观应力具有无污染、测量精度高等特点。压痕实验和划痕实验是表征晶体硬度的主要手段,结合化学腐蚀和光学观测方法可以有效探讨晶体开裂的微观机理。     

基于两步法的摄像机标定算法

摄像机标定是机器视觉中的一个重要问题.精确的摄像机标定在涉及定量测量的应用中是非常重要的.摄像机标定的目的是得到摄像机的内部参数和外部参数.通过这些参数我们能够将一个点的三维位置与它的图像平面的坐标相匹配.本文提出了一种基于两步法的摄像机标定方法.第一步,使用基于无畸变的相机模型估计标定参数;第二步,在考虑相机畸变的情况下,对第一步中得到的标定参数通过非线性优化进行迭代优化,并求解畸变系数,包括径向畸变系数和切向畸变系数.用单幅图像即可完成标定,标定过程比两步法更为简洁.实验结果表明,这种算法是简单而有效的.     

动态激光光弹超声成像设备研制与声场观察

0引言光弹法利用暂时双折射现象来研究弹性力学问题,是实验力学的重要工具。光弹法以模型的光学条纹图像显示出所研究的结构内的力学量的大小和分布规律,可有效分析复杂介质和结构的应力状态,对于优化结构设计具有重要参考价值。动态光弹研究动态应力场的状态,可用来直观显示超声波的传播、散射过程。动态光弹法能够提供比数值方法更加真实的应力场,在分析未知物理参数材料、观察未知现象方面,具有更大优势。     

水下爆炸作用下高速摄像机抗冲隔振系统设计与动态特性分析EI北大核心CSCD

以计算多体动力学理论为指导,以水下爆炸试验时高速摄像机光测手段的应用为背景,设计了高速摄像机的抗冲隔振系统,建立了高速摄像机抗冲隔振系统的多体动力学模型;建模过程引入缩比模型试验数据,提高了模型的可靠性。基于该模型,分析了水下爆炸冲击因子为0.4时抗冲隔振系统的动态特性,结果表明抗冲隔振系统具有良好的缓冲效果,满足高速摄像机的抗冲击指标,通过试验验证了抗冲隔振系统设计的正确性。其中抗冲隔振系统的设计、建模、校核及分析方法不失一般性,可应用于其它电子设备。     

基于数字图像相关技术测量刨花板材料力学参数

刨花板作为一种人造板材,其表面多孔性致使应变片的粘贴过程十分困难,且涂胶量的多少会直接影响测量的精度。基于对样品变形前后图像分析的数字图像相关(Digital Image Correlation,DIC)技术被用于测量刨花板的力学参数。相比于传统的贴应变片法,该技术具有高精度、非接触性及全场测量等优势。“横观各向同性”模型被考虑用来模拟刨花板的力学行为。于是,表征材料力学性能的弹性张量取决于5个独立的弹性参数:纵向、横向弹性模量EL、ET,纵向、横向泊松比νL、νT及纵向剪切模量GL。为了实现这一测量过程,刨花板被切割成一批梁样品,随后被应用于三点弯曲试验。通过比较感兴趣区域(Region Of Interest,ROI)内网格节点位移的测量值与铁木辛柯梁理论解析解,及有限元模型修正(Finite Element Model Updating,FEMU)方法的应用,4个弹性参数ET、GL、EL和νL被成功测量。对比相关文献,该文的测量方法简单易行,测量结果准确,可应用于刨花板材料并推广至各向异性材料的弹性参数测量之中。     

轮轨接触状态可视化检测装置研究及试验

为了研究列车高速运行过程中的轮轨接触状态,利用图像测量原理研制了便携式的轮轨接触状态可视化检测装置.通过钢轨内外两侧安装的高速摄像机,同步采集列车高速通过特定测量区域时的轮轨接触图像,再利用图像处理算法获得每个采样位置的轮轨外形轮廓,识别出轮轨异常接触状态,计算测量区域的轮轨接触轨迹.本文介绍了系统测量原理,重点设计了高速摄像机系统的参数,并给出了静态、动态和高速正线试验条件下装置安装可行性和检测性能的验证结果.     

基于因子分解和光束法平差的摄像机自标定

提出一种基于因子分解和光束法平差的摄像机自标定算法,只需手持定焦摄像机围绕物体拍摄3幅以上图像即可估计出摄像机的内参数以及畸变系数.该方法有3个主要特点:一是由于在因子分解重建过程中采用了所有图像的信息,因此具有很好的鲁棒性;二是由于在完成欧式重构后采用光束法平差对摄像机内参数以及畸变系数进行了非线性优化,因此具有较高...     

电视摄像机主要参数测试系统设计与实施

在监控和军事等领域应用中,对电视摄像机的主要光电参数的准确标定是非常重要的。本文介绍了一种基于视频信号处理的电视摄像机主要光电参数综合检测装置的设计和实施方案。采用特定的测试目标对摄像机成像,视频图像被高精度数字图像采集卡捕获并将数据传送给计算机,再通过数字图像处理软件自动计算,可实现CCD响应度、灵敏度、信噪比、动态范围和电视分辨力、畸变、对比度等参数的准确测试。     

振动光整介质和工件运动轨迹的测试与分析

在振动光整加工工艺中,介质和工件的运动轨迹是决定工件加工效果的重要因素。为了确定介质和工件的运动轨迹,通过X射线检测设备对介质和工件进行运动轨迹检测,再利用高速摄像机拍摄表面介质的运动。利用MATLAB处理软件对X射线检测录像进行图像处理。检测图像显示,介质和工件的运动既有围绕滚动中心旋转的径向运动和围绕振动桶中轴旋转的周向运动,又有自身的翻转运动。结论是:利用X射线检测可以较准确地得到介质和工件的二维轨迹,结合高速摄像机对表面介质和工件的测试,能够较准确地建立介质和工件的三维运动方程,对深入研究振动光整加工机理具有重要意义。     

水下爆炸作用下高速摄像机抗冲隔振系统设计与动态特性分析

以计算多体动力学理论为指导,以水下爆炸试验时高速摄像机光测手段的应用为背景,设计了高速摄像机的抗冲隔振系统,建立了高速摄像机抗冲隔振系统的多体动力学模型;建模过程引入缩比模型试验数据,提高了模型的可靠性。基于该模型,分析了水下爆炸冲击因子为0.4时抗冲隔振系统的动态特性,结果表明抗冲隔振系统具有良好的缓冲效果,满足高速摄像机的抗冲击指标,通过试验验证了抗冲隔振系统设计的正确性。其中抗冲隔振系统的设计、建模、校核及分析方法不失一般性,可应用于其它电子设备。     

铝合金薄壁框架件加工变形的应力分布研究

7075航空铝合金薄壁框架件加工变形的预测是构件形变控制领域的技术难题,掌握铝合金薄壁框架件上的加工应力分布对预测构件变形有着重要的作用.本文运用弹性力学理论,在实验基础上,利用层削法和X射线衍射应力测试技术,建立了薄壁框架件的应力与弯曲变形的力学模型.模型反映了加工应力和初始应力对构件实际变形的影响机制,在此基础上,再通过数学解析方法,以这两种应力场分布为主变量,构建了薄壁框架构件应力与变形的函数,完成了对构件最大变形挠度的计算.通过比较实验所测构件变形值与计算得到的变形结果发现:构件实际测量最大变形量基本处于数学解析函数计算变形区间内,数据偏差在20~50μm.研究结果表明:在已知初始应力、结构尺寸、加工参数条件下,解析函数能有效地预测出薄壁框架件加工后的变形,可为薄壁构件加工变形控制提供工艺指导.     

自动图像校正原理与方法及在火车导轨图像测量中的应用

提出了一种操作简便的隐参数校正方法。通过校正板上特征点的世界坐标和对应的畸变图像中的图像坐标求出两坐标系之间的转换矩阵元素——隐参数,再由隐参数将被测图像还原到世界坐标系中,得到相当于摄像机在与测量平面垂直并且镜头不存在任何畸变的情况下拍摄得到的图像,并进行图像测量。将此方法应用于火车导轨磨耗图像测量中,现场测试的结果表明,图像校正精度可达0.2 mm,测量系统精度达到0.5 mm,符合标准要求。