基于加权移动平均的姿态角测量技术实现

在深入研究基于二维传感器测倾角技术的基础上,分析了利用三维传感器测姿态角的原理方法,该方法可减小因二维传感器单轴或双轴输出带来的随机性系统误差,可实现同时对倾角与滚转角的测量;在后续的数据处理方法选择上,运用了基于加权移动平均平滑滤波的修正方法,并在仿真与实验中得到了验证,提高了数据的精度,取得了较好的效果,为特殊行业的测姿提供了理论支持。     

数字摄影测量中特征点的提取方法研究

数字摄影测量中自动检测与提取相片中的特征点是关键的第一步.本文以最为著名的Harris角点提取法为基础进行研究,以1幅角点特征显著的电话机图片为实验样品,用Matlab软件编程对算法进行验证.通过实验,提出了改进的角点提取方法,避免了原始Harris方法中选择经验常数k的不确定性和随意性的缺陷,使角点提取更为可靠.本文用同一幅相片检验2种不同算法对图像的角点进行提取的效果,可以看出改进后的方法准确度达90%以上.作为应用的示例,对相机标定图案进行了角点提取.     

加权整体最小二乘法在光学自准直法测量挠曲角中的应用

建立了基于光学自准直法的测量系统,利用该系统提取转台的十字丝坐标,完成了对三维物体的挠曲角测量.首先,采用Sobel提取算子对CCD拍摄到的十字丝图像进行边缘检测.然后,采用了自适应的阈值分割进行直线提取;由于转台上有其它划痕存在,采用局部最小二乘进行十字丝的提取.最后,采用加权整体最小二乘法进行十字丝两条线的直线拟合,联立两方程,得出交点坐标值.结果表明,此方法获取的两直线斜率之积的精度在±1％以内,非常接近十字丝斜率之积的真值(理论真值为-1).使用徕卡经纬仪(精度为0.5″)的角度值作为真值进行精度标定,测得a的精度为3.59″,β的为3.76″,完全满足系统挠曲角测量的精度要求.     

图像分割技术在多光刀三维测量系统中的应用

在多光刀准全场三维轮廓测量系统中。从受噪声影响的多光刀图像中准确提取出光刀中心是提高测量精度的关键。由于采用重心法进行光刀中心提取容易受到噪声的影响。提出先使用基于过渡区的阈值分割得到光刀图像的粗边缘。然后利用细化技术和去噪处理得到准确的光刀边缘。最后用重心法计算光刀中心。实验证明该方法抗干扰性能较好。提取出的光刀中心精度可以达到亚像素级。     

光栅法在船体横扭角测量中的应用

介绍了测量船船体变形测量系统几种测量方法的基本工作原理,比较了这几种测量方法的优缺点,在此基础上提出了一种新的测量方法-光栅法。该方法涉及的测量系统不仅体积小、质量轻,便于安装调试,而且精度也比较高,克服了前几种方法的不足。光栅法采用了图像高精度亚像素定位方法,可提高测量精度。对该方法的测量精度进行了理论分析与仿真试验,从理论误差和试验结果中,可得出结论:光栅法的测角精度可优于5″,能达到测量船船体变形测量系统的要求。     

虚拟仪器技术在点火提前角测量中的应用

介绍了用笔记本计算机、信号调理电路以及数据采集卡DAQ-6024E构成的基于虚拟仪器技术的汽油发动机点火提前角测试系统。测试信号可以从发动机直接引出，经过信号调理和信号合成电路后进入数据采集卡。系统软件用图形化编程语言LabVIEW设计，测试结果可以直观地在计算机屏幕上显示。系统能测量点火提前角，显示、存储多缸的测量值，非正常工况下报警等功能。各测量参数均以博世综合测试系统和元征X431ECU诊断盒的测量值为参照。     

图像处理在激光立体视觉测距中的应用

以利用激光点作为特征点的立体视觉测距技术为研究背景,对激光点的图像处理问题进行了研究,通过对图像处理技术的介绍、分析和比较,提出了一种激光点的图像处理技术.激光点图像处理实验表明,该方法能有效快速地得到激光点的二维图像信息.     

图像处理在激光立体视觉测距中的应用

以利用激光点作为特征点的立体视觉测距技术为研究背景,对激光点的图像处理问题进行了研究,通过对图像处理技术的介绍、分析和比较,提出了一种激光点的图像处理技术.激光点图像处理实验表明,该方法能有效快速地得到激光点的二维图像信息.     

回归分析法在气动测量中的应用

分析了气动测量中产生非线性误差的原因,介绍了用曲线拟合拓展仪器测量线性范围的方法,着重介绍了用建立正交多项式来提高曲线拟合精度的方法及其软件设计。     

双积分原理在相位差测量中的应用

提出一种基于双积分T／D（时间／数字）变换原理测量相位差的方法，并对该方法进行了详细介绍和误差分析。这种新方法解决了常用的相位差测量方法在高频信号测量中的缺点，适用于中高频信号相位差的测量。     

用于星载激光通信终端的绝对式光电角度编码器

针对星上激光通信终端二维转台的精确控制,设计了实时测量转台旋转角度的专用型光电角度编码器。根据星载激光通信终端所需测角系统的设计指标,分别对光电角度编码器的码盘、指示光栅及光电信号的提取方法进行了设计和选择。其中,格林二进制绝对式编码结合高质量的电子学细分,实现了编码器24位的绝对角度测量;四象限矩阵编码方式有效地减小了码盘的径向尺寸;分体读数头式指示光栅较整周玻璃盘大幅度压缩了体积和重量。在室温条件下对安装在星载激光通信终端上的光电角度编码器进行了测角精度检测。结果表明:该测角系统的角度测量精度约为0.7″(优于1.0″)。激光通信终端设备的在轨稳定运行及捕获、跟踪和通信功能的正常发挥,进一步验证了所设计的光电角度编码器测角精度高、抗辐射能力强、工作可靠性高,满足星载激光通信终端设备的应用要求。     

畸变测量中偏心角的调整技巧

测量光学系统畸变的方法较多,精密测角法为常用的一种测量方法。为了准确地测试光学系统的畸变量,偏心角的调整极为重要。如果存在偏心角则影响光学系统畸变的测量结果,当偏心角偏大时将可能得出错误的结论。然而偏心角的调整是一项较为复杂的过程,现从原理上对偏心角进行分析,得出一种快速而简便的畸变偏心角调整方法,并给出合理的残余偏心角修正公式,使测试结果更加合理。     

表面接触角测量装置的设计

介绍了一种用于测量表面接触角的简易装置,目的是为材料表面的润湿性实验研究过程提供一种简易专用装置和方法,替代昂贵的专用测量仪器,用于快速评估被测样品表面的接触角。装置由样品台、光学系统、三维平移台、移液器和计算机组成,对被测样品表面具有一定体积的液滴通过光学系统成像,并将CCD相机与计算机相结合,对液滴形态图像进行存储和分析,从而得到被测样品的表面接触角。对装置的结构、功能和使用方法进行了介绍。     

光学相干层析技术在光学表面间距测量中的应用

搭建了适于镜头中光学表面间距测量的实验装置,用于非接触高精度测量镜面间距.该装置以光纤型时域光学相干层析系统为基础,通过光学表面的层析成像精确测量其相对位置.对样品扫描装置进行了改进,利用高精度导轨移动光纤准直器来移动成像范围,实现对不同深度光学表面的层析成像.利用实验测量系统完成了对空气间隙样品及已装调好镜头的光学表面间距的测量,其中空气间隙样品的测量值为6.026mm,用游标卡尺得到的对比测量值为6.02mm;对镜头关键参数空气间隙的测量值为10.750mm,其设计值为(10.7±0.03)mm.实验系统误差为3.871μm,测量灵敏度为10.5μm.结果显示该方法具有非接触、高精度、高灵敏度的特点.     

基于准布儒斯特角法研究抛光过程中光学材料的表面质量

光学硬脆材料在机械加工过程中不可避免地形成表面/亚表面损伤,对器件性能、使用寿命等具有至关重要的影响。相较于磨削、研磨两种前道工艺,抛光阶段材料的损伤逐渐减少至极其微量的程度,而最终残留的损伤将伴随材料的使用全周期,研究抛光阶段表面质量的变化过程对掌握抛光的工艺质量十分必要,但测量难度高。针对这一问题,本文在总结抛光阶段损伤形式的基础上,首先仿真分析了准布儒斯特角法检测表面质量的原理和优势,随后以Nd∶GGG激光晶体为研究对象,利用椭偏仪对不同抛光工艺下样品表面质量的变化进行了实验研究。通过与白光干涉法测量的表面形貌进行对比,准布儒斯特角偏移量和相位角变化曲线斜率准确地反映了抛光过程中表面质量的变化,展现了该方法的无损伤和高灵敏度特性,以及辅助研究抛光工艺的可行性。最后,对准布儒斯特角法在表面质量检测方面面临的问题进行了分析和展望。     

A measurement method for contact angle based on Hough Transformation

A measurement method for contact angle based on Hough Transformation is put forward in this paper. It is proved reliable through a study on the drop shape of water on Teflon, polypropylene and stainless steel. The measurement method for contact angle is implemented in the following procedures, drop shape image graying, and threshold segmentation with OTSU method, edge detection by Roberts operator, and the line and circle detection by Hough Transformation. The water contact angles on the Teflon, polypropylene and stainless steel are obtained by calculation; they are 113.23°, 104.34° and 77.28° respectively. The noise experiment shows that the method works with high robustness.     

激光自混合干涉角度测量参数优化及旋转方向判别

对反射旋转体引起聚焦激光自混合干涉信号位相与旋转角度的非线性关系进行了研究,提出了一个实验参数的优化方法来降低该非线性效应引起的非线性角度测量误差。重新评估了自混合干涉角度测量在测量范围扩大后的物理近似条件,从理论上分析了实验参数给角度测量带来的误差影响并进行了模拟仿真,提出了利用该非线性关系判别反射体旋转方向的方法。最后,进行了激光自混合干涉角度测量实验并给出若干个实验参数条件下分别得到的角度测量结果。实验结果表明,实验参数优化后,角度测量误差大幅减少;在最优情况下,比未优化方法的测量精度提升了一个数量级,可达10-5 rad,证明了提出的实验参数优化方法和反射体旋转方向判别方法的有效性。实验结果还显示,使用提出的方法在提高测量范围的同时仍能进行高精度的角度测量,从而进一步拓宽了基于反射体旋转引起的激光自混合干涉效应的应用范围。     

视差对测角精度影响探讨

光学仪器的装调误差会引起视差的存在,使得观察者眼瞳在仪器出瞳不同位置瞄准时会得到不同的结果,给测量精度带来比较大的影响。通过对仪器出瞳和眼瞳之间关系的计算分析可以发现,瞄准误差不仅与仪器视差量有关,而且与眼瞳放置位置、瞳孔直径大小和光学仪器的视角放大率有关。通过实际测量对比验证了视差对测量精度的影响分析。结果表明,随着眼睛偏离出瞳中心越远,瞄准误差也就越大。