超精密级二维工作台的自标定

为了提高超精密级二维工作台的运动定位精度,提出了一种实现工作台系统误差分离的二维自标定算法.基于工作台测量误差模型,该算法利用辅助标记板的5个不同测量位姿,分别得到迭代模型和迭代初始值,最终建立完整的迭代二维自标定模型.应用该算法对系统误差为0.2 μm的二维工作台进行仿真,结果显示:当不存在随机测量噪声时,标定精度为0.33 nm;引入随机测量噪声时,标定精度与噪声同一量级.对x、y向给定测量精度分别为2.98 μm和3.22μm的二维工作台进行自标定,得到x、y向测量精度分别为2.59 μm和3.14 μm.提出的自标定算法对随机测量噪声有很好的鲁棒性,能够用于精密或超精密级二维工作台自标定.     

基于自标定算法的钢管截面轮廓测量方法研究

为实现螺旋钢管生产过程中钢管截面在线非接触测量 ,本文提出一种利用光学位移传感器对螺旋管截面尺寸形状在线检测的方法。在介绍了测量方法原理的基础上 ,开发了一套用于测量系统自标定的标定算法。通过系统标定实验和对 5 0mm钢管截面简单测量实验证明了自标定算法和截面测量算法可靠。为进一步建立完善的螺旋管在线测量系统奠定了理论和实验基础。     

全相位谱分析在自混合干涉位移测量中的应用

提出基于全相位谱分析的自混合干涉信号处理方法,用于减小激光自混合干涉位移测量的误差。首先,基于三镜法布里-珀罗腔模型介绍了自混合干涉系统的数学模型,分析了自混合干涉信号的产生机理和特性。然后,研究了弱反馈条件下自混合干涉位移测量方法,采用全相位谱分析算法进行相位测量,重构外部反射体位移曲线;讨论了信号处理算法原理并进行了算法仿真。最后,进行自混合干涉位移测量实验,并给出压电陶瓷位移测量实验结果。结果表明,全相位谱分析算法可将自混合干涉位移测量误差减小到4.4nm;应用全相位谱分析算法分析自混合干涉信号,可在不增加外部光学元件的前提下将位移测量误差减小到纳米量级。     

Application of all-phase spectral analysis to self-mixing interferometry for displacement measurement

提出基于全相位谱分析的自混合干涉信号处理方法,用于减小激光自混合干涉位移测量的误差.首先,基于三镜法布里-珀罗腔模型介绍了自混合干涉系统的数学模型,分析了自混合干涉信号的产生机理和特性.然后,研究了弱反馈条件下自混合干涉位移测量方法,采用全相位谱分析算法进行相位测量,重构外部反射体位移曲线;讨论了信号处理算法原理并进行了算法仿真.最后,进行自混合干涉位移测量实验,并给出压电陶瓷位移测量实验结果.结果表明,全相位谱分析算法可将自混合干涉位移测量误差减小到4.4 nm;应用全相位谱分析算法分析自混合干涉信号,可在不增加外部光学元件的前提下将位移测量误差减小到纳米量级.     

用于影像仪测量误差分离的自校准技术

基于自校准技术提出了用于影像仪的误差分离方法。建立了自校准算法模型,并利用影像仪对算法模型进行了实验验证。该算法运用普通栅格板来替代标准器,将栅格板置于影像仪工作台3个不同位置得到3组测量数据,通过研制的测量数据转换模型将得到的数据代入自校准算法模型中,最终将测量结果中包含的仪器系统误差分离出来,实现了自校准。由于运用了测量数据转换模型,有效解决了实验过程中栅格板所在坐标系与影像仪工作台坐标系不重合的问题,提高了影像仪测量结果的准确度。测试实验显示:测量点实际测得的误差为毫米级,经过自校准算法处理后得到的测量点的系统误差最大为0.49μm,最小为0.00μm,表明将自校准算法应用于影像测量仪结果的误差分离具有较好的可行性。     

基于虚拟仪器的互相关流速测量系统设计

采用计算机模拟与实验相结合的方式,建立了基于虚拟仪器平台的互相关测量系统。系统采用LabVIEW函数选板中信号运算部分提供的互相关和自相关函数模块,设计了使用函数互相关、极性互相关和差动自相关3种算法实现互相关流速测量的程序。使用随机信号对上述3种算法进行验证,并对计算结果进行比较,验证结果表明互相关和差动自相关算法较为理想。     

频谱泄漏抑制与改进介损角测量算法研究

研究分析了非同步采样时频谱泄漏和栅栏效应对介损角测量误差的影响,提出了一种基于Hanning自卷积窗的改进FFT介损角测量算法.首先采用Hanning自卷积窗对电压电流信号加权,然后利用离散频谱插值算法和多项式拟合方法进行离散频谱校正,获得基波相位角,最后根据电压、电流基波相位差实现介损角测量.在非同步采样时,本文算法只需用4阶Hanning自卷积窗进行加权即可充分抑制频谱泄漏的影响,基于改进FFT的介损角插值计算式具有运算量小,易于实现的特点.基波频率波动、采样频率变化、白噪声影响、谐波变化等情况下的介损角仿真测量实验结果和实验室条件下的实际测量结果验证了本文算法的准确性和有效性.     

基于最小二乘法的一维定位精度自校准方法

为提高测量仪器的定位精度,采用一维自校准方法来分离仪器的系统误差。该方法利用一个精度小于或等于待校准仪器精度的辅助测量标尺,通过平移得到每个标记点在多个不同位姿时的测量数据。最后,利用自校准算法分离出仪器的系统误差,从而实现一维定位精度的自校准。仿真结果表明：无论是否有随机测量噪声,该算法都能有效地分离出仪器的系统误差。实验研究证实了该算法的有效性。     

二维超精密工作台自标定算法

基于刚性运动学理论建立了二维超精密工作台运动测量模型,并在此基础上使用辅助测量装置的三个测量位姿和二维傅里叶变换提出了二维超精密工作台自标定算法;通过应用实例验证了该算法的可行性和有效性。     

光反馈自混合干涉式微位移传感器

为了提高位移测量的精确度,提出了一种基于光反馈自混合干涉技术的位移测量方法.采用梯度最优算法分析和处理自混合干涉信号,达到数据理论的最佳拟合,实现微位移的精密测量,并通过设计算法对外部物体的运动轨迹进行重构.提出的传感器可用于亚微米级位移的测量和控制,并给出了PZT位移的实验结果.     

基于改进形态学梯度的齿轮边缘检测

经典的边缘检测算子算法更多地采用Prewitt算子、LOG算子和Canny算子等在空域中进行。数学形态学在图像处理过程中不涉及变换,其原理是利用结构元素检测图像,并直接处理图像的特征信息。在形态学梯度的基础上,提出了一种基于改进形态学梯度的图像边缘检测算法,选取合适的形状以及尺寸的形态学梯度结构元素,并组合使用以检测出较理想的图像边缘信息。试验结果表明,该算法在含噪图像中能较好地保存图像边缘信息,有更好的定位精度和抗噪性。     

量表精度自动检定仪的研制

对应用图像识别技术进行量表精度检定的测量原理进行了理论分析,研究了成像系统的组成及参数选择、被测物图像的采集、图像的处理及相关算法等,并据此研制了量表精度自动检定系统。实际应用结果表明,该检定仪性能稳定,测量精度较高,可满足工业量表检定的要求。     

潜望镜式卫星光通信终端的CCD粗跟踪

由于轻小型卫星光通信系统中潜望镜的光学结构随粗瞄机构姿态变化而发生改变,使得相应的跟踪算法变得较为复杂,本文对潜望镜式星间激光通信终端粗跟踪算法进行研究以提高粗瞄机构的跟踪精度.利用矩阵光学方法,建立了潜望镜式光通信终端中光学器件的矩阵模型,在获得CCD测角模型后,推导了基于CCD测角的粗瞄装置自动跟踪算法模型,实现了潜望镜式光通信终端粗瞄装置对目标光束的快速跟踪,并对模型进行了相应的实验验证.实验结果表明,该CCD测角跟踪模型正确地反应了实际终端中的光学传递关系,能够正确地对CCD图像位置信号进行处理并获得稳定跟踪角度,平均跟踪精度优于10 μrad,满足卫星激光通信中稳定可靠、高精度粗跟踪的要求.本文提出的方法对类似的光学系统具有借鉴意义.     

轮胎安全性能智能检测系统无线异步通讯程序的研究与设计

通过开展对汽车轮胎安全性能智能检测和隐患预警系统无线异步通讯协议的制定、适于PIC系列微控制器的CRC算法的分析以及无线异步通讯程序框图的设计,实现了系统子机与主机间有关轮胎温度和气压实时信息的准确传输     

数字化温度采集系统中的数据融合技术

数据融合在对数字化温度测控系统的设计与研究中起着关键作用,系统通过单片机检测到水箱中多个采样点的温度值。采用分布图法抑制干扰因素,消除疏失误差并利用算术平均值与分批估计相结合的方法对数据进行融合处理,得到所需的测量结果。     

曲面重构中散乱点云数据曲率估算算法的研究

获取测量点云数据的几何特征信息是曲面重构的基础,估算数据点方向矢量和曲率是点云数据处理中必须面对的问题。这里针对散乱测量数据点云,以局部数据点协方差矩的最小特征向量作为数据点的方向矢量,并根据实际测量情况,对基于二次曲面拟合的数据点曲率估算算法进行了改进。对实际测量点云数据,能够较准确地估算出点云方向矢量和曲率,并能形象显示出数据点云的曲率分布。     

An investigative study into the sensitivity of different partial discharge φ-q-n pattern resolution sizes on statistical neural network pattern classification

This paper investigates the sensitivity of statistical fingerprints to different phase resolution (PR) and amplitude bins (AB) sizes of partial discharge (PD) φ-q-n (phase-amplitude-number) patterns. In particular, this paper compares the capability of the ensemble neural network (ENN) and the single neural network (SNN) in recognizing and distinguishing different resolution sizes of φ-q-n discharge patterns. The training fingerprints for both the SNN and ENN comprise statistical fingerprints from different φ-q-n measurements. The result shows that there exists statistical distinction for different PR and AB sizes on some of the statistical fingerprints. Additionally, the ENN and SNN outputs change depending on training and testing with different PR and AB sizes. Furthermore, the ENN appears to be more sensitive in recognizing and discriminating the resolution changes when compared with the SNN. Finally, the results are assessed for practical implementation in the power industry and benefits to practitioners in the field are highlighted.     

浅谈三坐标机对孔、轴、平面尺寸的正确测量

通过对三坐标测量机测量孔、轴、平面尺寸的原理及测量软件算法进行分析,适当改变三坐标的测量和分析方法,可有效提高三坐标测量数据的准确性和可靠性。     

基于乏信息融合技术的机床加工误差的调整方法

基于融合隶属函数法、最大隶属度法、滚动均值法、算术平均值法和自助法,提出一种乏信息融合技术,以实现机床加工误差的调整。首先运用乏信息融合技术融合机床试加工时输出的小样本数据,获取机床试加工时工件的估计真值,以调整机床的加工误差,使工件满足质量要求;然后获取机床调整后输出的小样本可靠数据,运用模糊集合理论,在给定的置信水平下,预测可靠数据的估计区间。仿真和试验结果表明：运用乏信息融合技术,可实现对机床加工误差的调整。调整后的机床是可靠的,验证了运用乏信息融合技术调整机床的可行性。     

基于三维光栅扫描测量的全自动标定技术

介绍了目前基于三维光栅扫描测量标定技术的国内外发展状况,提出自由置位固定编码多目标跟踪提取连续图像轮廓的全自动标定技术,同时给出了此技术的具体算法实现。利用本文提出的全自动标定技术,得出了相应的实验结果,并将该实验结果与利用通用的MARR算法得到的结果对标定精度进行了比较、分析。最后,得出本文所提出的全自动标定技术不仅可以使操作更加便捷,而且能够很好地保证标定图像轮廓边缘的定位精度,同时使整个系统的标定精度保持在0·005~0·02mm范围内的结论。