电梯导轨直线度和扭曲度检验系统的研制

为了解决电梯导轨直线度和扭曲度检验中需要的直线和角度基准问题,采用十字线激光束和图像处理技术开发了电梯导轨直线度和扭曲度检验系统.激光源固定在导轨的一端,移动光靶在导轨上移动并在指定位置摄取十字线激光束图像,图像经处理后获得十字线交叉点坐标和横线倾角.介绍了移动光靶的设计方法和交点坐标和扭曲角的计算方法,并对由扭曲产生的误差进行修正.用波长658 nm的激光器、640×480 pixel摄像机,光靶分辨率为0.055 66 mm/pixel,在5 m处摄取50 frame图像,标准偏差横向为0.022 3 mm、纵向为0.008 30 mm和角度为1.17′.实验结果表明,采用该方法的电梯导轨直线度和扭曲度检验系统,结构简单,操作方便,测量准确.     

地球临边紫外环形成像仪几何定标技术研究

针对地球临边紫外环形成像仪的结构特点及高精度几何定标的需要,提出了一种基于紫外平行光管、高精度经纬仪及六维转台等设备进行的几何定标新方法。通过构建相应的几何定标新装置,实现了地球临边紫外环形成像仪超大临边视场的几何定标。几何定标结果显示,仪器在临边高度方向与理论设计符合程度在2pixel以内,而在临边方位方向与理想情况偏差最大为25pixel。不确定度分析表明,仪器在临边高度和方位方向上的几何定标不确定度分别为0.488pixel和0.612pixel,均达到亚像素级精度。几何定标新方法及装置对后续同类型仪器的前期光机装调及检测提供了重要参考和实现平台。     

无衍射激光图像全程定中方法研究

为了解决工程实际应用中经常用作直线基准的无衍射激光图像的定中问题,提出了一个无衍射激光图像的全程定中方法.该方法根据无衍射激光图像在不同距离具有不同特征的特点,先将图像接特征分类,再采用相应的方法定中.介绍了图像分类方法和不同类型的光斑图像定中方法.详细介绍了基于局域最小亮度的靶状无衍射激光图像边缘检测方法.用640 pixel×480 pixel、光靶分辨率为0.0504 mm/pixel的摄像机,在不同距离各拍取50幅图像,处理结果表明,该方法图像分类准确,速度快,精度高且抗噪声性能好.     

大距离多孔零件同轴度检测系统的多功能测头设计

为了检测大距离多孔系零件的同轴度,采用激光准直技术与光电检测技术,设计一个多功能自定心综合测头系统。该测头由三爪自定心机构、光电编码器、棘轮和直流电机等部件组成,通过逐次采集大距离多孔系零件孔径内部径向截面尺寸和圆心位置信息,通过同轴度最小包容算法和误差补偿系统,对被测零件孔径进行同轴度误差的评定,并且可以实现对零件整体参数进行记录,解决了大距离多孔系零件同轴度检测难和不易返修的问题。     

自动报靶系统弹着点识别技术研究

靶面弹着点识别是自动报靶系统中的核心步骤,准确检测出弹孔目标是系统实现可靠报靶的关键.对基于光电的区域定位、声波的线性定位、图像的机器视觉等靶面弹着点检测识别技术及其不同实现方式进行了研究和比较分析,以期为自动报靶系统建设的技术选取提供指导,并对基于图像处理的机器视觉技术在弹孔识别应用上的研究重点和发展方向进行了展望.     

基于小波和Zernike矩的标尺靶亚像素检测算法

为解决特殊环境下基于光电成像的高精度测量系统中的低照度含噪靶面高精度测量的难题,提出了一种基于小波变换和Zernike矩相结合的亚像素边缘检测方法.该算法首先对获得的低照度含噪靶面图像采用基于小波变换局部模极大值的方法进行抗噪声的粗级边缘提取和去噪处理,获得靶面图像的像素级边缘和具有边缘保持特性的无噪声靶面图像,然后通过在边缘区域内求取Zernike矩的方法进一步提高边缘检测的精度,使得边缘检测的精度达到亚像素级,以便进一步提高测量精度.试验和仿真结果表明:该算法能够在特殊环境下实现对低照度含噪靶面的高精度边缘检测和测量,检测精度达到0.2pixel,具有较强的工程应用价值.     

基于扫描激光差动技术的圆度误差检测

为了提高回转体圆度误差测量精度,基于差动技术,并利用小波变换过滤算法及圆度误差最小二乘法模型,提出一种基于扫描激光差动技术的圆度误差检测系统。采用分光镜分束的方法,形成两束光强调制信号,从原理上消除偏心误差的影响。通过对一标定零件进行圆度误差测量实验,设定不同的实验条件,偏心量分别为2~4 mm,5~7 mm、8~9 mm,所测得圆度误差值相差不超过0.62 μm。表明测量系统可以有效消除偏心误差,完成对回转体零件圆度误差的检测。解决了目前圆度误差检测中回转轴偏心量误差消除难度大、测量效率低等问题,为高精度检测提供了一种新思路。     

一种高分辨率短波红外宽温度范围被动消热差光学系统

介绍了一种大视场短波红外光学系统消热差设计。系统工作波段为0.9～1.7μm,分辨率为640pixel×512pixel,光学系统总长55mm。设计结果表明,在空间频率为20lp/mm处,系统工作温度在-40℃～60℃环境下,各个温度下的系统调制传递函数(MTF)值均大于0.6。系统具有高像质、工作温度范围宽、结构紧凑、重量轻等优点。     

面向多区域视频监控的运动目标检测系统

为了实现视频监控现场多区域运动目标检测,分析了传统运动检测算法的不足,结合帧间差分法和背景差分法,提出背景动态更新的运动检测算法。该算法能自适应背景的变化,减少由背景变化造成的误检测。构建基于FPGA的视频监控系统,在FPGA上用该算法实现了640pixel×480pixel,30帧/s视频信号流的运动目标实时检测。系统提供了分区域运动目标检测的功能。检测区域的大小、位置和个数可通过简单的按键操作进行设定。测试结果表明,系统可以实时地对进入划定区域的运动目标进行检测和闪烁告警,且资源占用较少,适合在小规模的FPGA上进行实现。     

涡轮部件及螺柱标准件同轴度测量系统的研制

涡轮增压器与变速箱在精密机械制造行业中应用广泛,涡轮部件及螺柱标准件的尺寸准确度是涡轮增压器和变速箱装配精度的一个重要保证,其中同轴度是涡轮部件及螺柱标准件尺寸准确度的一个关键参数,根据涡轮部件及螺柱标准件的同轴度测量需求,研制了一套涡轮部件及螺柱标准件同轴度的测量系统,并基于LabVIEW开发了测量软件。通过实验对螺柱标准件M12的同轴度进行测量并完成测量不确定度评定。实验结果显示四次测量得到的同轴度误差在6.3~6.5 μm,扩展不确定度达2.6 μm,结论表明:研制的同轴度测量系统适用于涡轮部件及螺柱标准件同轴度的高精度测量。     

一种可以兼顾远近距离的紧凑型武警用红外热像仪光学系统

本文设计了一种可以兼顾远近距离的紧凑型武警用红外热像仪光学系统,给出了一个设计实例,系统工作波段为8~12 μm,中心波长为10 μm,长焦距为150 mm,短焦距为50 mm,F数为1.1,可匹配像元数为384×288、像元大小为17 μm×17 μm的非制冷红外焦平面探测器。系统通过变倍组的轴向移动实现变焦,通过引入二元光学面和非球面减小成像系统体积,减轻重量,提高成像质量,设计结果表明,该热成像系统取得了良好的成像,可用于火灾消防救援、森林防火、夜间侦查、边防监控等工作。     

双频激光远程直线度/同轴度测量系统

介绍了一种基于横向塞曼双频激光的直线度 同轴度测量系统 ,与纵向塞曼系统相比 ,舍去了 1 4波片 ,减小了仪器尺寸 ,从原理上消除了由于 1 4波片相位延迟不是严格 90°造成的非线性误差 ;符合共路原则 ,对空气扰动有较强的抑制力 ;具有自适应性 ;信号处理采用比相技术 ,测量精度可以达到 0 .1° ;测量元件可以暂时移出光路 ,挡光后数据能够自动恢复 ;80 98单片机系统智能化稳定的频差在 10h内变化量小于 0 5kHz ;系统稳定性为 2 μm h ;示值线性相关系数优于 0 9999;适于远程准直和同轴度测量     

冷轧带钢激光拼焊的焊缝在线检测研究

焊缝质量在线检测是冷轧带钢激光拼焊过程中的重要关键技术之一。为了解决武钢TRUMPF12000 轴快流激光拼焊设备在焊接过程中出现的错边、拼缝、焊缝形态等问题,采用3个传感器分别采集焊前间隙图像信息、焊接过程图像信息以及焊后焊缝图像信息,利用OTSU 自动计算图像阈值、运用投影矩阵的方法将图像坐标转换到工件坐标,编写程序提取图像特征点的方式建立焊缝质量在线检测系统,并以5m/min焊接速率对3mm厚冷轧板进行焊接实验,测量焊接试样焊缝宽度相对误差在4.42%左右。结果表明,焊缝质量检测系统可以计算出较为准确的焊缝宽度、焊缝错边量等信息。     

大型机械零部件孔同轴度测量技术研究

本文提出测量大型机械零部件孔同轴度的新方法。采用单模光纤尾纤半导体激光器作光源的激光准直系统为测量提供的基准线。同轴度由多个截面的光斑中心坐标值和圆周采样数据按一定的算法计算。测量结果表明,该方法具有良好的可行性和灵活性。该系统可用于大孔同轴度的高精度测量。     

用于导弹逼近告警的“日盲”紫外光学系统设计

紫外告警技术在军事应用中扮演着重要的角色。基于日盲紫外光学系统的最佳工作波段240~280 nm,设计了一款用于导弹逼近告警的光学系统。为提高系统接收的紫外辐射能、扩展系统探测范围以及简化系统结构,系统中采用了非球面和二元衍射光学元件。系统中含有5 片透镜,其焦距为50 mm,视场角为43。探测器采用ANDOR 公司的iKon-L 936 型CCD,其像元大小为13.5 m13.5 m,有效成像面积为27.6 mm27.6 mm。系统优化后,最大RMS 半径仅为11 m 左右,远小于像元尺寸。超过86%来自物方各视场的紫外辐射会聚在半径为6.75m 的圆内。像质表明,所设计的系统能够满足日盲紫外光学系统的工作条件。若减小焦距,则系统的视场角可进一步增大。     

采用相位板的中波红外共形光学系统设计

为了满足现代军事装备中的侦查需求,提出了一种新型的红外共形成像光学系统,在消除光学头罩引入的复杂像差过程中,采用一对轴向移动的相位板来实现像差动态校正.给出了一个红外共形成像光学系统设计实例,其工作谱段为3.7μm～4.8μm,焦距为40mm,长径比为1.0,瞬时视场为2°,扫描视场为±15°.结果表明,在奈奎斯特频率...     

光学被动消热差的长波红外双视场光学系统设计

依据光学被动消热差理论,利用硫系玻璃的热稳定性、长波红外透过特性等优点,对长波非制冷双视场光学系统进行了无热化研究,设计了一个大相对孔径、3 倍变焦的双视场长波红外光学系统。其具体参数为:F/# 为1,焦距为50/150 mm,总长240 mm,采用640480 的焦平面探测器,像元大小为17 m17 m,工作波段8~12 m,系统使用了三种长波红外材料:Ge、ZnS、IRG201。在-40~60℃下,其长短焦处像质均接近衍射极限。     

Si基OLED微显示器阳极图案化研究

在传统的Si基OLED微显示器像素阳极工艺流程基础上,提出利用互补金属氧化物半导体(CMOS)工艺制作像素阳极的一次图案化工艺,从而精简工艺流程,节省投资。分析了常规CMOS工艺中Al作为像素阳极表面材料对OLED微显示器光电性能的影响,开发了一种Si芯片作为微显示器基板,最小像素面积为12mm×4mm,在其表面制作有机发光材料,形成Si基OLED微显示器。实验结果表明,在5V驱动电压下,本文研制的OLED微显示器发光强度可达1 000cd/m2以上,电流密度0.1mA/mm2以上,光电响应速度280ns以下,表明利用常规CMOS工艺开发Si基微显示器的可行性。