多路激光跟踪干涉柔性坐标测量系统三自由度坐标测量方法的研究

基于激光跟踪干涉测量方法建立的柔性三坐标测量系统能够有效的解决大型工件特征点的三维坐标测量 ,并且有望获得高的精度。本文讨论的四路激光跟踪干涉测量系统 ,运用冗余法测量原理 ,进行系统的自标定及丢光的自恢复 ;区别于三角法、球坐标法对角度测量的依赖 ,而仅进行相对长度的测量即可获得测点的三维坐标     

牙模激光三维扫描仪结构与标定方法研究

针对口腔医学需求,设计了一种牙颌模型三维激光扫描仪的机械结构,分析了影响测量精度的因素,给出了坐标转换公式,讨论了仪器的调整与标定方法,介绍了一个采用该结构的实际装置及实测结果.结论:采用该方案的激光三维扫描仪具有较高的精度,工作可靠,扫描盲区少,可用于修复体CAD/CAM系统光学印模的制取.     

基于基础矩阵与HEIV模型的双目相机标定

双目相机标定的精确与否很大程度上决定了立体匹配三维重构的完成质量。提出一种基于相机基础矩阵的一维标定方法。该方法较之传统的张正友一维标定法，无需对标定杆进行任何的运动约束即可完成。并提出一种基于变量含异质噪声(heteroscedastic error in variables,HEIV)模型的优化方法对测量数据与标定参数均进行优化，该模型利用测量数据的估计值与测量值之间的误差和构造代价函数，通过迭代最小化代价函数进行求解，实验表明本文算法较之传统优化算法精度更高，且在测量数据较少的情况下优化数据更接近真实值。     

基于三维激光扫描技术的厂区地形测量研究

本文通过对比分析各种点云拼接方法,将GPS技术与三维激光扫描技术进行融合,探索总结一种适合厂站地形图测量的方法,并从技术方案的可行性、点云拼接精度及注意事项等方面进行了总结。     

基于改进粒子群的正交轴系三维激光扫描设备的几何参数标定研究

本文针对研发的正交轴系三维激光扫描设备几何参数标定问题，提出一种基于改进粒子群的标定算法，以解决设备装配几何误差带来的测量精度降低问题。首先，基于三维扫描设备的改进DH参数模型构建待优化几何误差参数并利用粒子群算法在约束范围内进行迭代优化以确定标定值；然后，在传统粒子群算法基础上进行了动态参数(惯性权重、学习因子的动态调整和基于整体最小二乘算法动态平面拟合的适应度函数改进)的优化以解决算法陷入局部最优的问题；最后，采用3种不同方法进行基于标准棋盘标定板的标定实验。实验结果对比分析表明：本文提出的动态平面拟合-参数改进PSO算法大幅提高了标定算法的收敛速度以及适应度计算可靠性，可以对设备进行快速标定，采用该方法标定后的设备其测量的精度也大幅提高。该标定方法为其它正交轴系的测量设备的几何参数标定提供了一种参考。     

图像编码三维视觉系统及其标定

提出了一种新的利用激光扫描图像编码方法的三维视觉系统,着重讨论了系统同步控制及其标定问题。实验结果表明,激光扫描图像编码方法有效地减少了图像采集、处理量、文中提出的标定方法精度高,系统同步误差小于0．02％,系统测量误差小于1％。     

输电线路大跨越段导线空间距离测量新方法

本文主要针对送电线路大跨越段导线空间距离测量开展研究,提出了交会及悬高测量法并严格进行了理论精度估算。编制了专用测量程序,通过工程实践验证满足精度要求,解决了全站仪激光测距法或地面三维激光扫描法等常规方法无法在地形困难地区进行导线空间距离测量的技术难题。     

旋转扫描结构光的三维检测系统及其标定

针对传统平移扫描检测系统的缺陷,提出了一种基于旋转扫描线结构光的三维检测与重构系统及对应的系统参数标定方法,建立了点云数据获取模型。被测物体通过旋转实现与线结构光间的相对运动,得到被测物体的外表面二维图像。系统标定获得图像坐标与世界坐标间的转换关系,得到被测物体的三维坐标信息及数字模型。由实验可知,相机的标定精度为0.2 mm,原理样机进行物体测量的精度为0.1 mm。实验证明该系统检测精度高,具有可行性。     

微纳测量机靶镜正交偏差角测量不确定度评定

三维靶镜是微纳米坐标测量机系统中的重要组成部分,其各面间正交性对保障系统测量精度至关重要。 为检验三维靶 镜加工是否符合测量机精度要求,对三维靶镜正交偏差角进行测量及不确定度评定,在量值特性分析建模基础上,研究了测量 不确定度表示指南传统方法(称为 GUM 法)、蒙特卡洛方法(MCM)及自适应蒙特卡洛方法(AMCM)3 种测量评定方法。 测量 评定结果对比表明,三维靶镜加工精度基本符合预期要求,其中 Z-X 面和 Y-Z 面的面间夹角均为 0. 5″左右,X-Y 面间夹角在 3. 3″左右;3 种方法所得评定结果基本一致,MCM 和 AMCM 较 GUM 法评定结果更合理,AMCM 相对 MCM 更高效。 所做工作为 后续研究微纳米坐标测量机面向任务的测量不确定度评定提供了借鉴方法。     

基于激光多边法的坐标测量系统自标定研究

基于激光多边法的坐标测量系统是针对现代装备制造业某些产品尺寸越来越大,而精度要求却越来越高这一特点提出的。系统可利用多边法实现冗余测量,再通过增加目标点个数实现自标定。建立在此思想基础上的多目标点模型,在一定意义上统一了标定和测量,但仿真结果表明该模型的自标定精度受到传感器测距精度、目标点布局方式、目标点个数和测量基站布局方式的影响。所提出的无目标点模型减少了影响因素,其自标定精度主要取决于传感器测距精度,因此可有效保证系统自标定精度,且该模型计算耗时少、解算简单,可实现测量过程中适时标定。     

单轴转台上 2D 激光雷达的位姿估计

针对单轴转台搭载2D激光雷达进行场景扫描的系统中的激光雷达动态位姿估计问题,提出一种利用V形棋盘格标定板进行位姿估计的方法。通过相机拍摄标定板上的两条光条直线的图像,提取光条直线特征,计算光平面及两条光条在相机坐标系下的方程;再结合雷达提供的扫描数据,计算出雷达坐标系与相机坐标系的变换关系;通过控制转台做3次以上的旋转运动,解算出转台轴在相机坐标系下的直线方程,拟合出雷达光心、雷达坐标系的坐标轴关于转台旋转角度的函数关系。位姿估计实验中计算得到的雷达光心位置与样本的平均误差在1.2 mm以内,计算得到的雷达坐标轴方向与样本的平均误差在0.7°以内;目标测量实验中通过单轴转台搭载2D激光雷达对目标尺寸测量的平均误差在3 mm以内。实验结果表明该方法具有较好的准确性。     

基于关节臂的超声测流装置几何参数精测方法研究

针对如何确保现场安装超声测流装置测量准确度的问题,提出了基于关节臂的现场安装探头几何参数精测方法。 首 先,对超声测流装置的流量计算模型进行分析,结果表明,其测量准确度建立在探头几何参数的准确测量基础上。 在此基础上, 通过探头的特殊设计及内外测比对试验,验证了使用关节臂外测探头三维坐标推算探头实际几何参数的可行性。 最后,在南水 北调中线工程的 3 个试点,使用关节臂精确测量插入式四声道超声测流装置探头三维坐标,分析得到探头几何参数的精确量值 和修正权重系数。 通过分析不同权重系数对超声测流装置平均流速的影响,结果表明,该方法能提高现场安装的超声测流装置 测量准确度 0. 02% ~ 0. 58%,对现场划线定位的准确度水平做出评价,验证了方法的合理性和有效性。     

机载三维激光扫描系统在线路工程中的应用研究

机载三维激光扫描系统集激光、全球定位系统(GPS)和惯性导航系统(IMU)等多种尖端技术于一身,是一项先进的三维航空遥感技术。该系统主要包括空中测量平台、激光系统、全球定位系统(GPS)和惯导系统(INS)、小幅面数码相机(DSS)等其他附件及一系列数据处理软件。机载激光扫描测量技术将给输电线路设计平台带来一场变革,使输电线路真正走向三维设计,从而使超高压、特高压工程的整个勘测设计流程发生根本性变化。     

Online Extrinsic Parameters Calibration for Stereovision Systems Used in Far-Range Detection Vehicle Applications

This paper presents a high-accuracy online calibration method for the absolute extrinsic parameters of a stereovision system that is suited for far-distance, vision-based vehicle applications. The method uses as prior knowledge the intrinsic parameters and the relative extrinsic parameters (relative position and orientation) of the two cameras, which are calibrated using offline procedures. These parameters remain unchanged if the two cameras are mounted on a rigid frame (stereo rig). The absolute extrinsic parameters define the position and orientation of the stereo system relative to a world coordinate system. They must be calibrated every time after mounting the stereo rig in the vehicle and are subject to changes due to static load factors for the used car setup. The proposed method is able to perform online the estimation of the absolute extrinsic parameters by driving the car on a flat and straight road, parallel with the longitudinal lane markers. The edge points of the longitudinal lane markers are extracted after a 2-D image classification process and reconstructed by stereovision in the stereo-rig coordinate system. After filtering out the noisy 3-D points, the normal vectors of the world coordinate system axes are estimated in the stereo-rig coordinate system by 3-D data fitting. The output of the method is the height and the orientation of the stereo cameras that are relative to the world coordinate system.     

A new method for rapid temporal scanning of ultrafast lasers

Using an identical pair of passively mode-locked fiber lasers, we demonstrate a new method of temporal scanning by periodically varying the cavity length of one laser. This scanning temporal ultrafast delay (STUD) technique produces scanning performance far exceeding that obtainable with conventional, mechanical scanning: For a pair of 5-MHz lasers, we obtain a scan range of ΔT=10 ns at a scan frequency of f_scan=25 Hz; and for 50-MHz lasers, we obtain ΔT=5 ns at f_scan=100 Hz. Highly accurate timing calibration is obtained by using multiple-pulse cross correlations. We use this method to characterize the timing jitter between the two lasers while they are scanning, and the reproducibility of the scanning. Timing accuracy of 200 fs over a 300-ps scan range is obtained for individual scans. Finally, we demonstrate the utility of this technique by using the dual laser system to measure carrier lifetimes in samples of ion-bombarded and intrinsic InGaAs. The selectability of the sweep rate and the scan range along with the subpicosecond accuracy give this technique a large temporal dynamic range, resembling the functionality of oscilloscopes     

一种全自动、全性能互感器校验仪整检装置的设计与实现*

文中针对现有的互感器校验仪整检装置存在的准确度低、稳定性差、变频对误差有影响、工作回路电压(电流)检定点范围小等问题,采用直角坐标系与极坐标系的转换技术、高准确度自动测量反馈技术,设计了双路幅值和相位精密可调的数字程控标准信号源,实现了频率及负载改变后,功率源的相位幅值的自动补偿,实现了互感器校验仪和二次压降测试仪的全性能自动检定和校准。该装置经第三方机构检测,技术指标和功能达到设计要求。     

基于三维激光扫描点云配准的目标位姿测量

地外天体着陆探测是我国深空探测的重要形式和方法,针对地面探测模拟训练系统中探测车位姿提取的需求,提出了一种利用激光扫描仪和标靶球结合的方法进行特征识别,拟合出探测车的位姿数据,并建立地面模拟训练系统。首先对激光扫描数据进行滤波预处理去除点云中离群点,然后选择适当的参数对数据进行重采样。通过基于分类改进的区域增长法对点云进行分割,筛选出指定数量范围的点集并拟合多个标靶球位置信息以建立局部坐标系。通过实验数据分析,标靶球拟合精度满足3mm最大允许误差,点云处理速度得到有效提升,验证了特征识别方法的准确性和高效性。最后通过坐标系转换估计出探测车的位姿矩阵信息。     

高压大功率IGBT器件温度系数校准方法研究

结温的准确测量对于功率IGBT器件状态监测和可靠性评估具有重要意义,小电流下饱和压降法作为使用最广泛的结温测量方法被各类测试标准推荐使用,温度系数校准是使用该方法的第一步,也是结温测量的基础。传统的温度系数校准方法对于高压大功率IGBT器件存在适用性和准确性的问题。首先,深入讨论和对比了目前常用的2种温度系数校准系统的精度,并提出了一种基于电磁加热方式的温度系数校准系统,并对其精度进行了验证;其次,对温度系数校准曲线的非线性进行了讨论和分析,指出了全温度范围校准和多项式拟合的必要性,进一步补充了温度系数校准方法,为高压大功率IGBT器件的温度系数校准提供方法指导。