基于超声波原理的开孔参数标定系统研究

针对传统的人工丈量方法标定开孔方位角和倾斜角存在操作程序繁琐、稳钻时间长、精度低等问题,设计了基于超声波原理的钻孔开孔参数标定系统。该系统采用超声波渡越时间检测法测量参考点之间的距离,并由单片机解算出钻杆的方位角,选用微机械三轴加速度计测量倾斜角,实现了全自动化的实时跟踪测量及智能化的钻机姿态调整语音指导操作;在误差允许范围内,可快速标定所需开孔参数。该系统提高了开孔参数标定精度、标定效率及煤矿管理水平,降低了矿工劳动强度和煤矿管理成本。     

煤矿井下开孔定向仪寻北系统误差分析及补偿

针对现有钻机开孔定位装备在测量精度、成本及操作性上不能满足实际需求的问题,设计了一种将基于单轴光纤陀螺的寻北系统与基于微惯性测量单元的跟踪系统相结合的新型钻孔开孔定向仪。以四位置寻北方法为例,介绍了寻北系统的基本原理,并从光纤陀螺的输出误差、安装误差、倾斜角误差、转位误差、地球物理量误差等方面介绍了寻北系统的各种误差及来源。针对安装误差和倾斜角误差,建立了非线性加速度误差补偿模型;针对光纤陀螺的随机漂移误差,采用卡尔曼滤波方法进行修正。实验结果表明,减小倾斜角、光纤陀螺随机漂移误差、转动机构转位误差、安装误差均可有效提高开孔定向仪寻北精度,满足煤矿井下钻探需求。     

基于应变式双参数倾斜仪的设计

为精确测量桩体在施工过程的倾斜角度,介绍一种基于电阻应变计式的双参数倾斜仪,阐述了倾斜仪的结构设计和工作原理;推导出倾斜角和方位角的数学模型。对放大电路及其信号变换电路进行硬件设计和软件编程。实验结果表明倾斜角在±10°范围内,其测量精度为0.04°;方位角在0°～360°范围内,其测量精度为2.253°,可以满足桩基础施工的技术要求。     

面向车辆视频测速的摄像机倾斜角自适应标定方法

车辆视频测速中常常需要标定摄像机安装高度、视场角、倾斜角等参数,而其中倾斜角的确定与更新一般采用人工方式,限制了视频测速系统的应用。针对此问题,本文提出了一种自适应的摄像机倾斜角标定方法,利用连续观测图像序列建立超定线性方程组,并采用最小二乘法进行求解,最后经过闭环反馈调节,可以实时得出摄像机倾斜角。实验结果表明,该方法测量较为准确,避免了传统人工测量和维护的不便,具有较好的实用性。     

双目立体视觉系统的精度分析

为提高双目立体视觉系统的测量精度,分析双目视觉系统的工作原理以及该系统各个环节的误差模型.通过提高标定模板的精度、增加标定图像,可以减小标定误差及图像校正行对齐误差.分析图像识别误差对视觉系统测量精度的影响,导入视觉系统的结构参数与测量误差之间的关系,从而确定结构参数对测量精度的作用.讨论物距对测量精度的影响,并给出合...     

基于STM32F的超声波风速风向仪设计

为提高风电机组的发电效率及降低作业事故,针对风电机组的风速参数控制要求给出了基于STM32F系列处理器实现的超声波风速风向仪测量系统.该仪器运用超声波时差算法测量风速风向,简化了信号处理部分的硬件设计,经有效的软件滤波平滑算法并通过风洞标定后,获得较高精度和稳定性.设计的超声波风速风向仪在气象监测和风力发电机组的运行控制等应用方面具有实际使用价值.     

基于超声波气体传感器的飞行时间测量系统

提出并搭建了一种基于双向回波法和数字相关法的超声波飞行时间测量系统.利用双向回波法标定传感器的电路延迟,获取测量时所用的参考信号.以参考信号和接收信号之间二重相关函数的最大值处作为粗糙定位点,在其附近对经希尔伯特变换后的函数进行线性插值,获取过零点作为最终的时间测量值.系统的标定精度能达到fs级,单次测量精度能够达到几纳秒至几十纳秒.该系统的优势是能够以低配模式获得高精度且可信赖的飞行时间测量结果,可应用于距离、流量和风速测量等领域.     

高温应变片参数标定系统的设计与实验研究

高温应变片参数标定系统是进行高温应变片参数稳定及提高精度研究的重要装备.设计的高温应变片参数标定系统具备恒力加载、恒位移加载两种加载形式,可提供稳定均匀的热场环境,获取室温至1 273 K高温应变片测量参数.高温应变片标定系统可模拟构件实际测量的热机耦合环境,获得高温应变片参数随时间、温度等变化的特性参数,为高温应变片测量精度的提高提供了必要的修正模型.本文通过仿真和实验手段对所设计的高温应变片标定系统进行了热机耦合仿真研究,并得到实验验证,表明其具有良好的温度、应变以及力载适应性,可以为高温应变接触式测量提供必要的实验基础.     

基于平面方程的轮对在线检测标定系统设计

在基于光截图像的轮对在线检测系统中,由于现场安装环境的限制,使得摄像机拍摄得到的轮对轮廓曲线畸变严重,所以摄像机的标定方法与精度直接影响到轮对参数测量结果.结合测量现场实际情况,分析设计了整套标定系统,并提出了基于平面方程系数的摄像机标定算法,实现了摄像机参数的标定工作.经验证:该标定系统的标定精度在0.1mm以内,满足轮对在线检测对标定精度的要求.     

基于视觉的飞机蒙皮锪窝孔径在线测量研究

为解决飞机蒙皮锪窝孔人工测量效率低的问题,满足锪窝检测自动化要求,开发了一套基于OpenCV与Qt研发平台用于自动化检测飞机蒙皮锪窝孔径参数的在线测量系统。该系统采用相机标定解决图像的桶形失真问题;使用直方图均衡化、双边滤波及轮廓查找算法,避免碳纤维材料锪窝孔反光带来的噪声;基于二次插值的亚像素算法准确提取锪窝轮廓,并使用最小二乘法与距离最小算法,利用梯度下降算法计算拟合,准确测量锪窝孔径参数。结果表明,该系统的测量精度在30μm以内,重复检测精度高,满足测量的自动化要求。     

Dynamic calibration of pan-tilt-zoom cameras for traffic monitoring.

Pan-tilt-zoom (PTZ) cameras have been widely used in recent years for monitoring and surveillance applications. These cameras provide flexible view selection as well as a wider observation range. This makes them suitable for vision-based traffic monitoring and enforcement systems. To employ PTZ cameras for image measurement applications, one first needs to calibrate the camera to obtain meaningful results. For instance, the accuracy of estimating vehicle speed depends on the accuracy of camera calibration and that of vehicle tracking results. This paper presents a novel calibration method for a PTZ camera overlooking a traffic scene. The proposed approach requires no manual operation to select the positions of special features. It automatically uses a set of parallel lane markings and the lane width to compute the camera parameters, namely, focal length, tilt angle, and pan angle. Image processing procedures have been developed for automatically finding parallel lane markings. Interesting experimental results are presented to validate the robustness and accuracy of the proposed method.     

一种矿井通风中精确测定风速的方法

针对超声波传感器接收超声波脉冲信号时由于存在起振过程,导致脉冲到达接收传感器的时间难以精确测定的问题,提出一种矿井通风中精确测定风速的方法,即通过拟合接收传感器接收到的正弦信号曲线及其包络线,计算出超声波脉冲信号到达传感器的时刻。对模拟采样数据的计算及分析结果表明,该方法能够达到较高的测时精度,从而能够保证矿井巷道测风精度。     

捷联惯导系统多位置对准仿真研究

利用把线性时变系统作为分段常系数系统来研究其可观性的方法,对多位置静态捷联惯导系统的误差方程进行了可观性分析,并采用卡尔曼滤波技术,对平台误差角及测量元件误差进行了估计,给出了两位置及三位置的方差仿真曲线。仿真结果表明三位置对准提高了方位误差角及垂直陀螺误差的可观度,从而加速了它们的收敛速度,提高了系统的对准、标定精度。     

Dynamic Calibration of Pan–Tilt–Zoom Cameras for Traffic Monitoring

Pan–tilt–zoom (PTZ) cameras have been widely used in recent years for monitoring and surveillance applications. These cameras provide flexible view selection as well as a wider observation range. This makes them suitable for vision-based traffic monitoring and enforcement systems. To employ PTZ cameras for image measurement applications, one first needs to calibrate the camera to obtain meaningful results. For instance, the accuracy of estimating vehicle speed depends on the accuracy of camera calibration and that of vehicle tracking results. This paper presents a novel calibration method for a PTZ camera overlooking a traffic scene. The proposed approach requires no manual operation to select the positions of special features. It automatically uses a set of parallel lane markings and the lane width to compute the camera parameters, namely, focal length, tilt angle, and pan angle. Image processing procedures have been developed for automatically finding parallel lane markings. Interesting experimental results are presented to validate the robustness and accuracy of the proposed method.     

一种考虑起振延迟的低频超声波短距高精度测量校准方法

利用超声波进行距离测量有着成本低、测量精度高的特点,因而在非接触距离测量中有着广泛应用。然而超声波换能器在接收低频信号过程中需要完成一个较长时间的起振过程,在短距(10 cm)测量场合中起振延迟在超声波飞行时间测量中占比可达50%以上,严重影响了超声波真实飞行时间的测量精度。本文提出了考虑超声波换能器延迟误差的距离测量公式,结合最小二乘法对超声波飞行距离、换能器延迟时间、温度和器件距离等参数进行了精确校准。在实验中,采用24.5 K超声波脉冲,使用基于到达时间差TDOA(Time Difference of Arrival)的方法对所提出方法进行了验证。实验证明,该方法在保证精度不丢失的情况下,避免了在不同环境温度下的多次采样和校准,解决了最小二乘法在低频超声波短距测量中可能存在的参数校准困难,对于各类短距离测量应用有较好的精度提升效果。所提出的测量和校准方法算法简单、实施方便,可基本满足各类短距测量需求。     

Pre‐tilt angle and cell‐gap measurement of vertically aligned non‐twisted liquid‐crystal displays

Abstract— A measurement method for the determination of the cell parameters of vertically aligned nematic LCOS devices has been developed. It provides the values for the pre‐tilt angle and the cell thickness in a reliable way, without the need for spectroscopic instruments. The method uses oblique incidence to separate the determination of pre‐tilt angle and cell thickness from each other and thus enhance the measurement accuracy. As a bonus, the measurement system consists only of simple optical components and does not need costly instruments.     

一种圆形指针式仪表倾斜检测方法

圆形指针式仪表的倾斜,不利于仪表数字参数区域字符图像的定位和识别。提出一种基于检测仪表名称倾斜的方法来获得圆形指针式仪表的倾斜角度。该方法将仪表表盘上的仪表名称看成一个整体,结合Canny算子、形态学与Hough变换算子来检测其倾斜角度,然后根据该倾斜角度绕仪表表盘中心点对表盘进行旋转校正,使仪表参数区域字符回到固定位置,方便仪表数字参数区域字符的定位与提高数字字符识别的正确率。实验结果表明：该算法能快速准确地检测出圆形指针式仪表图像的倾斜角度,有一定的实用价值。     

新型矿用无缆钻孔测斜仪的设计

介绍了新型矿用无缆钻孔测斜仪的组成、无缆测量原理及其关键部件的设计等.该无缆钻孔测斜仪工作原理基于同步技术,即首先将同步机和探管用连线连接后,使同步机和探管按预先设定的时间同步工作,然后拆开连线,将探管连接到钻杆上送入到测量处测量,与探管同步工作的同步机则记录有用的测点;测量完成取回探管,将探管测斜数据发送到同步机中,由同步机计算并显示出各测点的倾角和方位角.实际应用表明,该无缆钻孔测斜仪设计合理,使用方便,测量精度达到倾角(+90°～-90°)±0.2°、方位角(0～360°)±2°,完全满足煤矿井下钻孔轨迹测量的要求.     

基于PSD的太阳方位对准系统研究

针对现有太阳方位跟踪系统中对准精度较低、易受环境制约等问题,设计了一种太阳方位对准系统。该系统一方面接收GPS输出数据信息,利用视日运动轨迹跟踪方法计算初始方位;另一方面利用斜入射平凸透镜的太阳光线在二维四边形PSD器件上形成光斑,计算光斑中心与PSD器件几何中心之间偏差,结合二者信息对太阳方位进行准确定位,对安装倾斜误差进行补偿。实验结果表明,该太阳方位对准系统能够实现全天候、大范围内准确定位,设计方法合理、可行。