影像测量仪32路自动可调光源设计

介绍了一种用于影像测量仪32路自动可调四色光源的新设计。在常规光源基础上扩大分区,加入红绿蓝三基色光。光源系统包括上、下光源和手持控制盒,上、下光源由不同颜色的LED组成,并按不同的排列方式和密度构成32路分区。通过程序控制调节,实现对光线强度的数字控制和颜色的组合控制,满足影像测量对光线强度和颜色的各种需求,以求达到最佳效果。对光源系统的总体结构、控制系统的硬件部分及光源本体的结构也进行了介绍。     

视觉检测系统中照明光源的研究

在视觉检测系统中,照明光源的好坏对系统最终的测量精度有很大的影响.本文首先推导了视觉检测系统的光强传递函数,然后对照明光源的光强、光照稳定性和均匀性等设计要点进行了分析,最后设计了能自适应调整光强的环形冷光源.为视觉检测系统的推广和使用提供必备的物质条件.     

高速CCD激光位移传感器

介绍了一种用于高速测量的CCD激光位移传感器测量系统,可用于高速、实时地测量运动物体的位移或高速振动.传感器测量系统由光学系统、7 500像元的高速线阵CCD、转换速率达40 MHz的高速ADC、高速缓存FIFO、比较器筛选电路、CPLD时钟驱动电路、像元脉冲计数器和数字信号处理器(DSP)构成.系统采用自适应控制方法,通过调节激光的发射频率和输出电流强度来调节发射激光光强,从而适应各种被测对象和外界环境条件.采用特殊设计的比较器筛选电路来控制FIFO对高速A/D采样数据的存储和DSP对高速FIFO中数据的读取,使FIFO只存储CCD输出的有效像元信号,从而减轻DSP数据处理的负担,实现对CCD传感器信号的采集与处理同时进行,满足高速测量的需要.实验结果表明,数据转换速率可达40 M,最小采样间隔时间为0.1 ms,位移分辨率为0.01 mm,重复性为0.01 mm.     

结构光投影三维测量控制系统开发

为解决结构光投影三维测量中控制问题,开发了基于PLC的测量控制系统.此系统采用Visual C 6.0提供的串行通信控件MSComm完成PLC与PC机之间的通信,实现了对测量过程中光源投影、光栅切换、CCD拍摄,以及测距激光器、散热风扇、限位开关等部件动作的协调控制.实验表明,采用该控制系统的三维测量设备性能良好、稳定性强、可靠性高,满足工业应用的要求.     

用于高速测量的CCD激光位移传感器的研究

介绍了一种用于高速测量的CCD激光位移传感器测量系统,可用于高速、实时地测量运动物体的位移或高速振动。传感器测量系统由光学系统、具有7500像元的高速线阵CCD、转换速率达40MHz的高速ADC、高速缓存FIFO、比较器筛选电路、CPLD时钟驱动电路、像元脉冲计数器和数字信号处理器DSP构成。在系统中采用自适应控制方法,通过调节激光的发射频率和输出电流强度来调节发射激光光强,从而适应各种被测对象和外界环境条件。采用特殊设计的比较器筛选电路来控制FIFO对高速AD采样数据的存储和DSP对高速FIFO中数据的读取,使 FIFO只存储CCD输出的有效像元信号,从而减轻了DSP数据处理的负担,实现对CCD传感器信号的采集与处理同时进行,以满足高速测量的需要。实验表明数据转换速率可达40M,最小采样间隔时间为0.1ms。     

一种自适应CMAC软测量与控制模型

通过研究了小脑模型神经网络(CMAC)存在的不足,设计了基于自适应的CMAC算法,对CMAC的重要组成部分概念映射、学习率和惯性系数进行了自适应设计,提高CMAC的计算速度和精度以满足复杂动态环境下的非线性实时控制的需要.结合沉降分离控制系统工艺优化的需求,提出了基于自适应CMAC的沉降系统软测量和控制模型,用于准确实时地预测稀释矿浆固含,在此基础上进行絮凝剂投放措施优化.工业试验说明了该模型在对化学量软测量的预测精度和快速性上具有明显的优越性,本模型已应用于某氧化铝厂工艺优化系统中动态调节絮凝剂投放量,节省了生产成本,取得了明显的经济效益.     

自适应交互PID在液压伺服系统中的应用

自适应交互算法实现简单,能够在未知系统模型的前提下完成控制参数梯度递减,使系统控制性能趋向优化。将自适应交互算法引入到传统的PID控制器中,构成一种自适应交互PID控制器,将该控制器应用到宝钢2050粗轧液压立辊压下系统中,结果表明在外界扰动和系统工况发生变化时,该控制器能够自适应调节控制器参数,使控制系统取得满意的控制效果。     

四旋翼微型飞行器的区间二型模糊神经网络自适应控制

针对四旋翼微型飞行器控制系统中存在不确定性、外界干扰等影响控制精度的问题,提出了基于区间二型模糊神经网络(IT_IIFNN)的四旋翼微型飞行器自适应控制方案.首先,根据四旋翼微型飞行器的动力学模型,设计了基于IT_IIFNN的四旋翼微型飞行器自适应控制器,该控制器由两部分构成,其中IT_IIFNN用来在线逼近系统不确定性;鲁棒补偿器用来实时补偿IT_IIFNN的逼近误差以及外界干扰.其次,利用Lyapunov稳定理论证明此飞行器控制系统闭环稳定性.最后,通过四旋翼微型飞行器样机来验证IT_IIFNN自适应控制器的优越性.验证结果显示,在加入风速为1.5 m/s的外界干扰条件下,跟踪误差可近似达到10-2.结果表明,IT_IIFNN自适应控制器具有良好的跟踪精度、稳定性及鲁棒性.     

基于LabVIEW的LED光强角度分布自动测量实验系统

为了提高LED光强角度分布测量的精度和速度,本文通过LabVIEW与单片机系统相结合的控制方式,设计了一套光强角分布自动测量实验系统。该系统利用单片机作为下位机,负责步进电机的转动控制及光强探头的数据采集控制;利用具有LabVIEW平台的微机作为上位机,负责给下位机发送控制指令并记录光强数据,最后以图形方式显示测量结果。该系统不但可以提高LED光强角度分布的测量效率,还提供了一个开放的LabVIEW平台,使学生可以自主搭建完成该实验的控制系统和采集系统的程序框图。     

结构物滑移装船平衡控制系统的研究

在对驳船受力进行了系统分析的基础上,将自动测量技术和软件集成技术应用到驳船控制,通过调载水量计算模型和稳性控制模型由程序自动判断压载水舱调节水量的大小,进行水位的调节,并对滑移装船的位移进行实时监测,提高了滑移装船的安全性、可靠性和自动化程度.系统以工控机为控制系统的核心,采用RS485网络进行通讯,由弦振式应变测量系统、潮位传感器、激光测距仪等组成数据采集系统.开发了平衡控制系统软件,建立了系统设备、驳船和大型结构物的信息数据库,并开发了检测控制模块、通讯模块和数据处理模块.进行了实验仿真,通过比较结构物滑移装船在不同工况下的计算数据,对平衡控制系统及其稳性控制进行了验证.     

稻米品质检测装置研究

研究并实现了对直链淀粉、垩白度、垩白粒率等稻米参数进行快速检测的装置，该装置基于嵌入式计算机系统，直链淀粉含量检测单元采用单波长激光光源，很大程度的减少了对朗伯-比尔定律的偏离，保证了测量精度；垩白度、垩白粒率等外观品质采用图像分析与识别方法，避免了人工目测法的主观性。试验结果表明，该装置对直链淀粉的测试精度≤1％，垩白度的测试精度≤1％，垩白粒率的测试精度≤2％，达到了稻米直链淀粉、垩白度和垩白粒率测定准确度的要求。     

紫外光快速成形系统扫描策略研究

紫外光快速成形机是国内自主开发的经济型快速成形机，介绍了紫外光快速成形机的光路构成与扫描策略，分析了平面扫描时边界过固化问题的成因及危害，并针对此问题提出了改进的扫描策略。     

全自动生化分析仪用分光光度计

结合国家九五攻关"全自动生化分析仪的研制与开发"项目,研制了一种用于全自动生化分析仪的紫外 可见分光光度计。该分光光度计采用全息凹面平像场光栅为分光元件,以硅光电二极管阵列为探测器。光度测试采用后分光技术,从光源辐射的复合光先经样品溶液吸收后再由全息凹面平像场光栅分光,光电二极管阵列同时接收12路光谱信号,多个光谱信号同时检测,实现快速测量。     

采用特殊镀膜分束器的OCT系统性能分析

基于共焦模式的OCT蒙特卡罗仿真模型,研究了在OCT系统中高散射生物组织背向散射光的反射率。仿真结果:表明对OCT成像有贡献的背向散射光强是样品臂入射光强的10^-8~10^-10,这样微弱的有用信号限制OCT系统的成像速度、探测灵敏度、信噪比和图像对比度等系统的性能。为此设计了一种带有特殊镀膜分束器的OCT系统。采用这种结构的分束器,第一,在保证入射光对生物组织无热损伤的情况下,可以尽量提高光源的输出功率,改进之后的干涉仪可以使参考光衰减4个量级,因此不会使光电探测器的输出轻易达到饱和状态。第二,大幅度减小了参考光与信号光之间的能量差距,图像干涉对比度大约提高2个数量级,即使在高速成像的情况下,仍然能够使OCT系统具备较高的成像质量。第三,这种特殊结构的干涉仪可以使样品臂的入射光最强,并将背向散射信号光因分束器反射的损失减少到最低程度,从而使系统的信噪比提高了6 dB,并通过对样品的测试可以测得系统的探测灵敏度可以提高到43 dB。     

某光电转换装置的仿真计算

某光电转换装置用于接收光源发出的光信号,产生光源方位信号并输给控制部件。通过原理框图中四个环节的输入输出关系,仿真计算出光电转换装置的相关参数。     

基于LabVIEW的LED光源的光谱及色度检测研究

介绍了一种基于高级图像编程语言（LabVIEW）的发光二极管（LED）的发光光谱及色度参数的检测。介绍了对LED光源光谱及色度检测的原理及测试方法,详细说明了怎样基于LabVIEW在此检测系统应用中软件功能的实现,并附上相关的实验结果加以说明。结果证明所提出的快速测试LED发光光谱及色度参数的方法的可行性和优越性。     

光纤式位移传感器塞规的设计

通过合理设计结构、选择器材和适当的算法等 ,提出了一种可以解决光纤式塞规受被测表面情况、光源稳定性、环境光等影响的方法 ,改变了目前数字式塞规中只能用气动塞规进行测量的状况。     

激光器在数字散斑干涉系统中的应用

介绍了在数字散斑干涉系统中经常使用的激光器 :He- Ne激光器、半导体激光器和 LD泵浦的固体激光器 ,总结了这几种激光器在数字散斑干涉系统中的应用原理 ,对比了各自的优缺点 ,并提出了一种新的应用领域——在采用数字散斑干涉技术的机器人口型识别系统中 ,应用微片激光器作为光源 ,对该激光器作了分析介绍 ,讨论了它的特点。     

光纤生物量浓度在线检测传感器

建立了一种新的生物量浓度测量方法,并对传感器的设计进行了研究,介绍了传感器的组成原理、光路、理论分析和相关实验。基于光的吸收和散射与介质的浓度、通过介质的光程和入射光强有关,生物量浓度的变化会引起吸收和散射的变化,从而导致接收光能量的变化这一物理现象和理论,将接收光能量的大小与具有实用意义的生物量浓度测量联系起来,建立了一种新的生物量浓度测量方法。实验选用了760 nm近红外光源,在20 ℃恒温情况下,对生物量浓度测量进行了实验研究。结果表明,这种方法用于测量微生物菌液浓度具有很好的对应函数关系,测量的最大相对误差＜0.2%,具有生物量浓度在线测量准确、灵敏高、使用寿命长等优点。传感器的设计原理和方法具有一定的普遍意义,是一种有实用价值的生物量浓度传感器,可实现对含有微生物的菌液进行生物量浓度在线测量。     

一种采用白光LED为光源的波长检测型表面等离子体子共振仪的研制

自行组装了一套多波长同时检测型SPR仪，介绍了构成此仪器的四个部分：光源系统、SPR传感器、样品引入系统、光学传输及检测数据处理系统。并应用所研制的SPR仪对抗生素进行了检测，取得了较好的结果。