可燃气体传感器计算机标定系统的研制

可燃气体传感器是煤气报警器等报警器的核心部件,对可燃气体传感器的标定是可燃气体报警器生产过程中的重要环节,使用计算机对可燃气体传感器进行标定,可以实时观察整个标定过程,可以对不同的传感器灵活地设置标定参数,获取传感器参数,保存标定数据,再现的标定过程等。     

基于标准杆的双目视觉传感器标定技术研究

目前制造业对大范围精密测量技术要求越来越高,为了克服传统双目立体视觉标定过程中测量场难实现、标定精度低等缺点,提出了一种较灵活的基于一维标准杆的双目视觉传感器的标定方法。该方法首先利用正方形模板和带有四个特征点的标准杆实现主点和畸变的标定,然后在测量场多次摆放标准杆,由两摄像机拍摄标准杆图像,利用标准杆上对应特征点之间的约束以及基本矩阵估计双目视觉传感器其余参数,最后光束法平差进行整体优化,消除累积误差。仿真实验和真实实验结果均表明该方法适用于大视场双目视觉传感器的标定,操作简单、标定效率高。     

车体双轴倾角传感器的标定

为了消除由双轴倾角传感器基准面加工误差、电子元器件的焊接误差、电路板的安装误差和标定过程不规范所带来的传感单元敏感轴与标定平台的旋转轴之间的平行误差,在MEMS倾角传感器的测量原理基础上,分析了双轴倾角传感器标定过程中误差的来源并建立了标定误差的数学模型.根据该误差模型对测量数据进行了模拟,分析模拟结果并提出了有效的软件实时修正的标定方法,弥补了传统标定方法的不足.对采取该修正方法前后的数据进行比较,实验结果表明传感器输出数据误差减小了1个数量级以上.文中方法可明显提高双轴倾角传感器的标定精度.     

激光位移传感器的标定

介绍了一种基于高精度光栅尺标定激光位移传感器的方法。该标定装置使用步进电机控制挡板的移动,光栅尺和激光位移传感器同时采集挡板移动的距离,计算机通过数据采集卡采集光栅尺和激光位移传感器的数据。本装置的结构设计符合阿贝原则,同时详细介绍了标定装置的原理、组成结构和数据处理。     

深度相机与惯性测量单元的相对姿态标定

为解决深度相机和惯性测量单元之间相对姿态难以直接测量的问题,提出一种通过捕捉同一手部运动来构造位移向量继而利用最小二乘法求取两传感器相对姿态的非接触式标定方法.首先描述和分析一类相对位姿时变的深度相机和惯性测量单元的相对姿态标定问题,然后使用深度相机与惯性测量单元同时捕获手部向空间任意方向摆动的运动信息,构造相应的位移向量,进而基于刚体旋转不变性原理建立求解模型,最后使用最小二乘法求取最佳相对姿态,即标定结果.为验证标定方法的准确性和有效性,一方面组织标定解算结果和白噪声仿真数据比对从而得出偏差估计的实验,结果表明标定后相对姿态偏差少于±4°;另一方面使用深度相机和惯性测量单元组成的传感系统对人手臂运动进行捕捉实验,结果表明标定后测得数据方可正确反映人手臂参数.本文所提出的标定方法原理简单、操作方便、无需接触测量或其它辅助标定设备,适用于机器人远程操纵和体感游戏设备等场景相应传感器标定中.     

高频、小位移加速度传感器标定方法研究

在叙述了比较标定方法、绝对标定方法以及两种方法特点的基础上,分析了积分干涉仪用于标定高频、小位移加速度传感器的原理,并对系统构成作了介绍.     

摄像机与3D激光雷达联合标定的新方法

针对摄像机与3D激光雷达融合系统的标定问题,提出了一种基于平面标定模版的新方法.整个标定过程分为单传感器独立标定和多传感器联合标定两部分.与以往的基于特征点或者边缘对应的标定方法不同,根据传感器原点到标定平面的距离对应性原理实现了联合标定,解决了在激光雷达距离图像上提取特征点或者边缘时精度较低带来的问题.同时,仅采用同一块平面模板完成了整个标定过程,简单实用.实验结果表明,相比传统标定方法,本方法能够获得更高的精度.     

基于C#参考式扭矩传感器标定及测试系统的研制

针对扭矩传感器校准测试设备中存在的定位精度不高、对中性较差、测试功能单一等问题,设计了一种参考式扭矩传感器标定及测试系统。系统中对中机构使用锥柄结构,可以提高定位精度和对中性,提高测试的精度,在静态标定和动态测试过程中通过高等级精度扭矩传感器与待测扭矩传感器进行对比。软件部分基于C#语言开发,使用Access数据库存储数据,使用可扩展标记语言(XML)记录传感器初始信息,可实现数据分析、可视化与储存。系统采用多线程技术实现数据采集和硬件控制的协调同步,保证了数据采集精度。结合试验台硬件可以实现系统的静态标定与动态测试两个重要功能。该系统结构简单、实际操作简便、工作效率高。     

小波分析法在振动传感器标定中的应用

介绍了自行研制的光纤光栅振动传感器的工作原理及输出幅频特性，并运用相对标准法对其进行标定．提出利用小波分析方法实现对信号的去噪，并利用回归软件进行小波拟合．实验结果表明，小波分析方法在传感器标定具有可行性及最优性．     

振动传感器自动标定系统的研究

振动传感器的标定是计量部门的一项经常而繁复的工作．本文所提出的振动传感器自动标定系统由ＩＢＭ—ＰＣ微机、专用测控装置和一系列软件包组成．它与低频标准振动台、功率放大器和激光测振仪相配合，成功地实现了高精度程控扫频信号输出，低频和超低频振动信号计量与失真度分析，振动台定运动量控制和振动传感器的绝对、相对法标定。为一些要求经常进行大量振动传感器标定的部门，如航天、航空、地震、电力等部门提供了一种新的快速、准确和实用的手段。     

基于PSOC的电子称设计

介绍利用一体化数字与模拟混合处理器PSOC实现高精度电子称的设计方法。PSOC中包含了除称重传感器外制作电子称所用到的关键元器件,利用PSOC产生的恒压源输出的电压驱动桥式称重传感器,传感器输出的电压信号送给差动可编程增益放大器PGA进行放大,再送给模数转换器ADC的PGA进行放大,PGA输出的电压通过ADC转换成对应的数字量,将此数字量换算成对应的重量。经理论和实验证明,利用PSOC设计的电子称具有测量精度高、使用的元件少、可靠性高、造价低、便于模块化和网络化实现的特点,是一种有较好发展前途的重量测量方法。     

高精度数字化称重传感器系统研究

通过分析电源供电方式对测量精度的影响,采用间歇式恒流源对称重传感器供电,设计了基于滤波器和仪用放大器的信号调理电路,采用串行20位的模数转换器,按肖维勒准则剔除奇异数据,对数字化称重传感器系统进行优化.试验结果表明：高精度数字化称重传感器系统具有称重精度高、温度漂移小、灵敏度高的特点,为模拟称重信号的高精度数字化提供了一种解决方案.     

基于双目视觉的激光位移传感器标定方法

为了提高激光位移传感器在工业机器人末端坐标系下的标定精度,提出基于双目视觉的激光位移传感器标定方法. 该方法通过双目视觉技术重建激光光束投影在平面上的光斑位置,利用手眼标定参数将光斑位置转换至机器人末端坐标系,同时利用最小二乘方法将光斑拟合成光束直线,获得机器人末端坐标系下的传感器光束方向及零点位置以完成标定. 该方法可同时标定机器人末端上的多个激光位移传感器,无须采用有精度要求的辅助工件标定,具备精度高,鲁棒性强优势. 基于标准球的精度评价实验结果显示,在3倍标准差范围内该方法标定后的激光位移传感器测量精度范围为0.038 6±0.025 8 mm,满足机器人加工要求.     

基于灵敏度变化机理的双传感器称重系统在位标定方法

称重系统传感器安装完成后,会由于传感器安装面的形位误差使得传感器受力面不一定水平,对于所承受的重力或出现偏载,灵敏度系数安装前后不再相同,一般需在位标定后方可使用。对于双传感器系统,由于各传感器安装情况不同,灵敏度系数不仅安装前后不同,而且彼此也不相同;另一方面,由于标定时加载重心位置有一定随机性,不能保证两传感器的平均受力,因而加载重量未知。偏载和加载位置随机性相互作用,使得双传感器系统灵敏度系数标定变得困难。目前常用方法是在处理电路上附加电位器等元件,通过改变原信号放大倍数使各路灵敏度相同,然后再加载标准重量完成标定。该方法需改变原电路,可能带来未知的影响,而且对于集成型的处理电路难以实现。针对上述问题,首先建立了传感器受力模型,通过受力分析明确偏载和重心位置变化对灵敏度系数的影响机理,推导了灵敏度标定算法,将双传感器系统灵敏度系数分解为耦合系数和转换系数两部分,标定时用同一标准重物在不同位置加载两次,即可完成在位标定,解决了双传感器系统灵敏度系数的标定问题,保证偏载情况下系统的测量精度。经实验验证,该方法不改变原测量电路和机械结构,标定后系统误差小于0.03%。     

高精密放大器的设计

着重讨论高精密放大器的系统构成及主要性能指标。它主要用于对称重传感器输出的微弱直流信号进行放大,并在一定范围可以调节放大倍数使该信号能够匹配模／数（A／D）转换器的标准信号范围。另外,当称重传感器空载或者加载容器时它都可以实现输出归零,同时当系统连续工作积累的漂移过大时它也可以使输出归零。     

大型桥梁动力检测测点优化的改进遗传算法及其应用

回顾了基于动力检测的传感器优化布置准则和方法,提出了一种应用改进遗传算法,服务于大型桥梁动力检测的测点优化方法,并将该方法具体应用到了哈尔滨四方台大桥的动力检测中.该算法改进了约束条件,对于传统遗传算法在大型结构应用时收敛慢且易陷入局部最优的缺陷进行了自适应和全面交叉改进,这种改进大大加快了收敛速度,并确保该算法能搜索到最优值.把经典的优化准则———有效独立准则,模态置信准则,模态应变能准则等以适应度的形式嵌入改进遗传算法中,得出各自的优化布置.通过对哈尔滨四方台大桥模型的仿真分析,证明改进的遗传算法在搜索能力、计算效率、可靠性等相对于传统遗传算法有较大的改善,搜索能力明显优于经典的序列法.在此基础上选取三种典型方法应用于哈尔滨四方台大桥的检测中,用实际采样得到的响应数据进行模态参数辨识,得出了该结构的振型,通过实际应用证明了上述方法的可行性.     

一种标定陀螺仪的新方法

给出一种能够模拟陀螺仪实际工作条件的标定方法．将陀螺仪安装在飞行器模型内部,飞行器模型悬挂在2个平行屏幕之间并且在外力的推动下作无规则运动,在飞行器模型上安装2根双向准直激光束,激光束在屏幕上生成4个指示光斑,利用双目视觉测量技术测量指示光斑在三维空间内的坐标,然后借助于欧拉角算法确定飞行器模型的姿态,最后结合陀螺仪的输出信号对陀螺仪进行标定．对飞行器模型姿态的测量误差作了详细的分析,结果显示该方法可以精确测量飞行器模型的姿态．     

软质电容式车辆动态称重系统

介绍了一种软质电容式车辆动态称重系统.对该传感器静态特性进行了研究,分析了受力面积和时间的影响,针对橡胶材料粘弹性特性,提出了利用四元件模型对其建模.同时进行了动态实验,车辆总重量的测量误差在10%以内,其精度优于ASTME1318-02给出的Ⅰ类WIM系统精度(置信95%时总重误差±10%).实验结果表明:利用文中提出的车辆动态称重系统进行测量是可行的,它有助于随时测量,便于交通稽查.     

基于流量测量技术的称重系统

在涂覆工艺生产篷布和防水卷材的生产线中,化工原料的自动称重系统是整条线的关键部分。它的测量精度直接关系到配方精度,进而影响产品质量。本文通过对现有称重系统的分析,提出利用流量测量技术改进现有称重系统的新思路。改进后,称重系统的测量精确度将提高7倍左右。     

精密离心机在线自动平衡方法研究

为了标定不同质量高精度的加速度计，设计了由两个测试面（每个测试面上放置两个电容测微仪）及两个校正面（每个校正上放置四个平衡块及相应的步进电动机）构成的动平衡系统，每个测试点面上测得一个振动矢量，将其分解到垂直并相交于主轴几何轴线的两个平面上，求得每个平面上主轴几何轴线在上下径向轴承处的位移矢量及轴承对转子的作用力，通过相应校正面上的平衡机构消除上述作用力，应用计算机，从数据的采集，处理到控制动平衡执行机构，实现了精密离心机高精度，高效率的在线自动平衡。