基于RBF神经网络的高精度在线激光测厚算法

为进一步提高单CCD双光路激光三角法动态在线测厚系统的测量精度,提出了一种基于RBF神经网络的CCD靶面上光斑位置与被测物厚度之间函数关系的拟合算法。通过理论分析之后,设计了基于RBF神经网络直接拟合CCD靶面上两光斑位置信息与被测物厚度之间关系和现有的最小二乘法拟合三次多项式模型方法进行实验对比,两种方法分别得到了一个网络和一个近似数学模型。通过使用十组标准厚度塞尺在不同位置进行验证实验,发现前者方法计算出的厚度值更加靠近塞尺的客观值。实验结果表明,用RBF神经网络拟合两个光斑坐标和被测物厚度之间的关系,成功地提高了现有系统精度,鲁棒性好,时间复杂度尚可。     

双光路平衡光电测相

双光路光电测相可以有效地抑制共模漂移。但在内外强不平稳时，人为测相误差。对此可采用ＰＩＤ控制的液昌消光和可变光阑来解决     

基于PVDF压电薄膜的超声波测厚技术探究

开展了基于PVDF压电薄膜的超声波测厚技术研究,通过分析超声波是弹性机械波的一种,在同种均匀介质中,其传播声速一定,当从一种介质进入另一种介质时,在结构表面会发生反射作用。因此,我们可以认为超声波从被测试件的表面发出到接收到另一底面反射波信号的传播间隔时间与被测厚度值成正比关系,从而测量厚度的问题转化成测量超声波在试件中传播时间的问题。基于PVDF压电薄膜的超声波测厚技术将为快速便捷的测量厚度问题提供一种新的手段,并为将来测厚技术系统的开发奠定技术基础,具有工程应用价值。     

基于PVDF压电薄膜的超声波测厚技术探究

开展了基于PVDF压电薄膜的超声波测厚技术研究,通过分析超声波是弹性机械波的一种,在同种均匀介质中,其传播声速一定,当从一种介质进入另一种介质时,在结构表面会发生反射作用。因此,我们可以认为超声波从被测试件的表面发出到接收到另一底面反射波信号的传播间隔时间与被测厚度值成正比关系,从而测量厚度的问题转化成测量超声波在试件中传播时间的问题。基于PVDF压电薄膜的超声波测厚技术将为快速便捷的测量厚度问题提供一种新的手段,并为将来测厚技术系统的开发奠定技术基础,具有工程应用价值。     

利用单一冷源制冷的双光路红外探测器系统

红外相机为了获取较大温度范围内的红外图像,仅利用单探测器已难以满足需要,需在光学系统中实现波段分离,利用两个探测器来接收红外信号,且使用单台机械制冷机实现双探测器的制冷.利用现有的机械制冷机,并研制专用的冷箱及专用的传热冷链,组合成机械制冷系统,达到了预定的制冷温度,实现了双探测器的制冷,并与相机本体耦合,成功实现了双光路的配准.研究表明,该方案是可行的,今后还需进一步研究,以实现双探测器温度的精确控制.     

一种新型激光测厚装置的设计

为了实现对热轧钢板的在线厚度测量,建立了自动激光测厚系统。对该系统所采用的机械设计、光路设计、基于MATLAB的图像算法等进行了研究。首先使用激光器将激光倾斜投射到待测钢板的侧面上,并在激光器前方设置一块挡板,挡住水平方向上的部分光线。接着使用工业摄像机将被测板上的激光光斑成像于CCD靶面上。然后根据CCD上挡板所成像的位置计算出钢板的离焦量。最后根据CCD上钢板侧面所成像高和钢板的离焦量与待测板厚的几何关系,计算出钢板的厚度。结果表明,钢板厚度为8mm～120mm时,系统测量精度为0.32mm,低于测量系统要求的0.5mm;测量系统受高温辐射影响较小。能够满足工业生产线上热轧钢板自动厚度测量的稳定性好、精度高、受外界干扰小等要求。     

双激光位移传感器测厚实验装置的研制

利用2个激光位移传感器搭建非接触在线测厚实验装置,设计编写了厚度测量软件,软件通过串口实时采集传感器数据,输出被测样品厚度。装置的测量范围为0.1 mm~10 mm,测量精确度为±25μm。用厚度标准尺作为样品,对装置进行标定后,采用不同厚度的样品,进行了静态和动态的厚度测量实验。分析了误差来源及解决办法,为后期精密、实用的冷轧钢板非接触式在线测厚系统的研制奠定了基础。     

基于X射线的薄膜在线测厚系统

本文设计了一套能够进行实时厚度测量的X射线测厚系统。在文中我们介绍了该测厚系统的测厚原理、系统方案以及软件设计。目前该测厚系统已经成功运行在PVC薄膜生产线上,满足了薄膜生产企业对厚度测量系统的要求。     

在线薄膜测厚仪

对于厚度为１０—１００μｍ的薄膜，传统测厚方法是将薄膜从生产线上切下一条，然后送实验室用光学仪器测量。这种方法的缺点是测量时间长、速度慢。本文介绍一种以８０９８单片机为核心的β射线薄膜测厚仪，精度高、速度快，能满足薄膜生产线高精度在线实时测厚的要求。     

双色红外共光路辐照度测量系统设计

针对测量红外目标模拟器的辐照度值所设计的辐照度测量系统,其光学系统特点是改善辐射光束的能量分布,将能量集中到探测器上。根据双色和单色探测器的不同用途,单个双色探测器和两个单色探测器的双色红外共光路光学系统均能够满足辐照度测量系统的需求。双色探测器难以得到,但对应的光学系统结构简单,调制传递函数响应度高,实用性强;单色探测器容易得到,但对应的光学系统结构复杂,不过仍然有很好的像质,满足辐照度测量光学系统的要求。光学设计结果表明,3～5μm的中红外波段和8～12μm的长波红外波段在两个系统中同时较好地完成了像差校正,系统畸变都很小,最大不超过0.7%,调制传递函数曲线均接近衍射极限。     

热镀锌带钢湿膜厚度在线测量系统的研究

钝化膜厚度的在线测量可为热镀锌带钢生产过程中的涂膜厚度控制提供客观指导.介绍了热镀锌带钢钝化膜厚度在线测量的重要意义,描述了近红外测厚仪的工作原理,并重点研究了一种由近红外测厚仪、接口单元和PC机组成的热镀锌带钢钝化膜湿膜厚度在线测量系统,包括该系统各组成部分的功能和应用效果.     

紧凑型光谱薄膜测厚仪的研制

为了开发一种用于测量各向同性均匀薄膜介质厚度的紧凑型薄膜测厚仪,采用了共光路垂直入射设计,利用薄膜干涉原理,通过非线性优化算法对反射光谱进行了拟合,反演计算出了薄膜样品的厚度。采用该仪器测量部分SiO2/Si薄膜样件,测量结果与商业椭偏仪测量结果之间的相对偏差小于0.5%,而单次测量时间仅为70ms。结果表明,该薄膜测厚仪具有对测量距离不敏感、光路简洁、结构紧凑及重复性精度良好等优点,对实现在线实时测量功能具有积极意义。     

双面光学共焦技术的透镜中心厚度测量设计

基于共焦法测量透镜中心厚度的装置中,需要光进入透镜内部发生折射和反射,但这会影响测量精度。为了解决这一问题,在共焦法原理的基础上,采用双面光学共焦的测量方法,设计了一套透镜中心厚度的测量装置,并进行了理论分析、误差分析和试验验证。结果表明,该装置测量范围能达到30mm,测量精度为2m。该装置实现了对透镜中心厚度的高速非接触测量,完全能达到实际测量的需要。     

基于光学相干层析成像技术的薄膜厚度测量

为了对薄膜厚度进行测量,采用白光谱域光学相干层析成像的测量方法,进行了理论分析和实验验证,对以玻璃为基片的单层和多层薄膜样品进行了层析成像实验,获得了样品的2维层析图像。结果表明,该系统不仅能显示薄膜样品内部的微观结构,而且能从2维层析图像中得到单层和多层薄膜的厚度(分别为68μm和30μm),测量值与理论值相吻合,从而验证了测量理论正确性。该系统具有较高分辨率,可实现快速成像,满足实际工业测量需要。     

双折射晶体厚度干涉测量技术的研究

为了能精确测量出晶体厚度,利用晶体的双折射特性,采用剪切干涉法来测量双折射晶体的厚度,从理论上推导出其实现的可行性,并结合实验验证了测量系统的具体实现过程及计算厚度的算法.结果表明,该方法可用来测量厚度为厘米量级的双折射晶体的厚度,测量的均方根误差小于20nm.     

基于大气程辐射比例修正的红外辐射特性测量

大气程辐射是影响目标红外辐射特性测量精度的重要因素之一。本文利用大气程辐射修正因子修正大气程辐射值以提高其测量精度。首先,给出目标红外辐射特性测量模型,然后,提出利用大气程辐射修正因子的目标红外辐射特性测量方法。该方法将一定距离下实际测量的大气程辐射和MODTRAN计算的大气程辐射之比定义为大气程辐射修正因子,最后利用该修正因子对其他距离的MODTRAN计算的大气程辐射进行修正并进行目标的辐射反演,获得目标辐射特性。本文利用中波红外摄像机和小面源黑体开展目标红外辐射特性测量实验。实验结果表明,本文方法较传统方法可以在一定程度上提高目标辐射特性测量精度,将精度提高2%左右。     

基于光子混频连续太赫兹波的厚度检测

为了将光子混频的连续太赫兹波透射成像系统应用于样品厚度检测中,采用该系统获得的相位信息对样品进行了2维厚度测量。利用两个外腔半导体结构的激光器搭建了基于光子混频的连续太赫兹波透射成像系统,并利用X-Y 2维电动平移台放置样品进行点点扫描成像。该系统可同时获得样品的幅度信息和相位信息,在太赫兹波辐射频率0.47THz时,系统信噪比可达68dB。计算得出的厚度值与实际样品的厚度值最大相差0.02mm;另外还分析了平行平面样品干涉效应和样品不同透射强度对厚度测量的影响。结果表明,样品折射率越高,平行平面干涉效应对厚度测量影响越大;样品透射系数越大,测量精度也越高。当样品太赫兹波透射系数大于0.5时,厚度测量精度优于2.0%。     

高稳定大量程复合光纤干涉位移测量系统研究

为了使位移测量系统达到大量程、高分辨率,采用复合光纤干涉的方法,进行了理论分析和实验验证。利用光纤光栅作为反射镜,构成两个干涉光路几乎共路的光纤迈克尔逊干涉仪。其中一个光纤迈克尔逊干涉仪通过反馈控制补偿环境干扰对测量系统的影响,使测量系统适合在线测量;另一个干涉仪用于完成测量工作。两个不同波长的光同时作用于完成测量的干涉仪中,测量量程由两个波长的合成波干涉信号确定,使测量量程大于1mm;测量分辨率由其中一个单波长干涉信号确定,测量分辨率小于1nm。结果表明,这种基于复合光纤干涉仪的位移测量系统可以实现大量程、高稳定的位移在线测量。