空间曲线型微细管道曲率检测器

研制了一种适于空间曲线型微细管道的曲率检测器。该检测器主要由激光光源、关节、PSD传感器三部分组成。在管道内壁的约束作用下,出射激光和PSD传感器的中轴线的夹角将随着管道曲率的变化而变化。根据光学三角原理,可以求出该夹角的大小,然后结合检测器的结构参数可以计算出管道相应位置的曲率半径。该曲率检测器的总长度为34mm,重约为6g。在微型管道机器人的驱动下,可以实现微细管道的曲率半径测量及其中轴线的三维描述,对管道曲率半径的相对测量精度达到±2%。     

微细管道内表面光电检测及三维重构系统

基于位置传感器PSD和光学三角原理,开发了一种适于空间曲线型微细管孔内表面三维重构的检测系统.该系统主要由管道机器人、形貌检测器和曲率检测器等部分组成.形貌检测器可以采集管道内壁截面信息,并计算出截面环上的点在局部坐标系中的位置.曲率检测器负责测量管孔中心轴线在检测器采样位置处的局部几何性质,并完成管道中轴线的重构.在管道机器人的驱动下,根据上述两方面提供的数据以及其前进步距,可以实现管道内表面的三维重建.实验结果表明,利用该技术检测的管道时,管道曲率半径的相对检测精度可以达到±2%,内表面缺陷及内径的测量精度可以达到±0.1mm.     

阵列式脉冲远场涡流管道缺陷检测方法

针对采用单个枪测线圈在管道缺陷检测中存在的检测分辨力较低的问题,研究了管道缺陷定量检测中的阵列式脉冲远场涡流检测技术.利用有限元仿真的方法对阵列传感器结构进行了优化设计,并且分析了不同深度缺陷对感应电压信号的影响规律.最后通过实验对仿真结果进行了验证,实验结果表明本文设计的阵列传感器具有较高的检测精度和灵敏度,可以实现对管道缺陷的定量检测.     

混合干涉型分布式光纤天然气管道泄漏检测及定位方法研究

介绍了一种基于马赫-曾德尔和萨格纳克混合干涉仪原理的分布式光纤天然气管道泄漏检测系统.阐述了检测系统的检测原理及泄漏定位方法,在泄漏点距法拉第旋转镜为6 032m处进行了气体管道泄漏检测实验并重复做了20次试验,测试了传感光纤与泄漏点不同夹角对检测系统性能的影响.实验结果表明,该系统可以检测出管道内气体压力为0.3MPa、泄漏孔径为2.5mm的微小泄漏信号并进行定位,平均相对定位误差为1.29%.在40mm的管道外径下,传感光纤与泄漏点夹角在0～180°范围内,检测系统均能检测出泄漏信号并进行定位.     

基于二维视觉的管道振动监测方法

为实现管道振动的在线监测,提出一种基于二维视觉相机的管道振动测量系统。通过二维视觉相机对管道表面的人工预制条纹图案进行实时采集,再采用所提出的图像处理算法对条纹图像进行处理,提取管道径向二维振动信息,从而实现管道振动的监测与分析。通过SOLIDWORKS运动仿真和成像模块建立管道的视觉测量模型,模拟4种不同振幅和频率的管道振动,并通过仿真成像条纹序列得到各振动模式下的振动信号,验证了所提出方法的可行性与准确性。最后与基于电涡流传感器的测量方法进行对比实验,结果表明所提出方法可实现管道径向二维振动的同步测量。     

基于κ领域快速搜索的改进ICP算法在管道检测中的应用

为了快速有效地获取管道内壁信息,设计了一种管道内壁激光检测装置.该装置采用激光位移传感器扫描管道内壁,对获取的原始点云数据进行后续处理,采用基于自适应空间球的k领域快速搜索加速ICP算法完成对点云数据的拼接工作,通过仿真与现场实验,得到直观立体的管道内壁三维轮廓图,证明了该算法相较于传统ICP算法在迭代次数、速度以及精度上都有一定的提高,可有效运用在管道检测中.     

基于DXF格式的计算机辅助产品几何质量检测系统的研究与开发

讨论了一个基于二维工程图纸的计算机辅助产品几何质量检测系统，它以CAD系统生成的图形作为产品几何质量检测的评判依据，以三坐标测量机为检测工具。系统通过DXF格式的数据交换文件自动提取图形中的尺寸和形位公差信息，通过与三坐标测量机检测到的实际数据进行分析比较来判定所加工的零件是否合格。     

SnS2纳米片的制备及其对NO2气体的检测

二维金属硫化物材料具有较低的电子噪声以及极大的比表面积, 使其非常适合用作气敏材料, 因此寻求高效可控的方法制备二维金属硫化物材料是目前的研究热点。本研究使用高温化学浴法制备了不同形貌的高结晶二维六方SnS₂纳米片。采用不同手段对制备的SnS₂纳米片进行表征, 并进一步研究了SnS₂纳米片的气敏性能。结果显示: 油酸、油胺用量(体积)相同时, 产物SnS₂的形貌是均一的六角形纳米片, 其直径约150 nm, 厚度约4~6 nm。气敏测试表明该SnS₂纳米片对NO₂气体具有良好响应, 且响应过程可逆, 选择性好。其最佳工作温度为130 ℃, 响应和恢复时间分别为98和680 s。     

中科院探明新型金属硫化物二维半导体材料性质

近日．中国科学院半导体研究所超晶格国家重点实验室博士后杨圣雪、博士生李燕,在研究员李京波、中科院院士李树深和夏建白等人的指导下,取得二维GaS超薄半导体的基础研究中新进展,探明了新型超薄金属硫化物二维半导体材料性质。科研人员表示,新型超薄金属硫化物二维半导体材料可以被用于高效的纳米传感器、光探测器、光开关、     

基于快速散斑结构光三维重建的在线测量系统

在流水生产线中实现工件表面三维信息的快速获取及尺寸的快速测量是当前辊压成形等制造业智能化升级过程中的迫切需求。基于散斑投影的三维重建方法仅需利用单幅物体散斑图像即可重建出物体表面的三维数据,在流水线工件快速测量中具有一定优势。本文对散斑三维重建中较为耗时的对应点搜索算法进行了优化,并在此基础上研制出适用于辊压成形制造生产线的工件快速三维测量系统。实验结果显示,该系统具有较快的三维数据重建速度,测量误差在0.035 mm范围内,能够满足辊压成形工件三维结构尺寸的快速在线测量需求。     

三维形貌测量中自动调焦系统的设计

在相移干涉显微镜中增加了自动调焦系统,使其快速获取高清晰干涉图像,提高了三维形貌的测量速度和测量精度。调焦系统采用图像自动调焦方法,分别以图像标准差函数和图像最大熵函数作为粗调函数和精调函数。实验表明本系统自动调焦范围扩大到150m,自动调焦精度为0.3m,调焦时间为4-8s。     

基于环形光切图像法的管内壁激光测量系统

研制了基于环形光切图像法的管内壁测量系统。测量系统主要由半导体激光器、环形光发生器以及CCD摄像机组成。来自光环发生器的环形光带投射于被测管内壁上并成像于CCD摄像机。根据光散射和反射的理论,测量系统参数被选择以优化系统。实验结果显示原理正确、技术可行。     

多层立体汽车客运站车致振动实测研究

随着城市化的加速,多层立体客运站已经渐渐成为汽车客运站的主要形式。多层立体客运站拥有寻求向空间发展、多层同时发车、功能层层叠加的等优点,但停车场和发车点设置在客运站内部的楼板上会带来一系列的振动问题。考虑了不同速度、不同车型、不同行驶方式等因素的影响,基于振动实测数据测量分析楼板的动力响应、频谱特性及其影响因素,并对客运站内的功能区进行振动测试和舒适度评价。研究结果表明:车速是整个客运站振动超标的主要原因,而轴重在小幅度增加的情况下振动响应影响不大;刹车(急刹或缓刹)和转弯等情况下的行车方式会导致速度的减小,从而导致竖向振动的减小;当车辆通过办公区域正下方时,办公区域内舒适度会出现超过限值的情况,建议在客运站内部车辆的行驶速度要低于一定的阈值。最后,客运车辆导致的楼板垂车向、顺车向振动存在量级上的差异,因此综合交通枢纽车站的振动舒适度问题可以主要关注竖向振动。     

由序列图像进行三维测量的新方法

目前的三维测量方法都需要专门的测量设备且存在着种种限制,为此提出了一种基于图像序列进行三维测量的新方法。将由数码相机围绕被测物体拍摄的多幅图像导入计算机,利用图像处理知识得到特征的二维信息;采用计算机视觉方法,对特征从射影空间到欧式空间分层逐步重建即可完成三维测量。设计一套特征标志组合,作为辅助测量工具避免了特征匹配难题。确立了一套图像分割与识别策略获得特征标志二维信息,识别率可达到95%以上。采用基于模约束的摄像机分层自标定方法得到特征在欧式空间下的三维信息,并通过多种优化方法减少误差的影响。该方法在硬件上实现简单,对测量条件要求不高。实际试验表明,相对误差可达到1.48%,重投影误差为0.3864像素。     

光栅投影三维形貌测量低通滤波器的设计

分析在光栅投影三维形貌测量中,用于对变形光栅像解调的低通滤波器的性能。分别设计了脉冲响应为9点的FIR低通滤波器和IIR4阶Butterworth低通滤波器。处理1×512大小的光栅图像,FIR滤波器需要16128次加法和2304次乘法,位相测量平均误差为0.0356rad;4阶Butterworth滤波器只需4096次加法和4096次乘法,位相测量平均误差为0.0043rad。仿真试验结果表明,IIR的Butterworth低通滤波器具有更高的测量精度和计算速度。     

Laser methods and facilities for monitoring the geometric dimensions of components

Comparative characteristics are provided for laser methods of measuring geometric dimensions of components. The main problems are considered that arise with measurement by the triangulation method. An instrument is described that makes it possible to measure the parameters of railway wagon spring suspenders. __________ Translated from Izmeritel’naya Tekhnika, No. 2. pp. 32–35, February, 2008.     

Defocus from depth for defocus measurement

A novel method is proposed for defocus map estimation. It is based on the defocus origin that is essentially the reverse of depth from defocus (DFD). The main relations among image defocus, sensor defocus, and scene defocus for an imaging system are introduced. A defocus map is deduced from the depth map and the depth map is derived from the disparity map. The full disparity map can be reconstructed using an image-matching method and our clustering segmentation algorithm. Experimental results for an interior scene and an outdoor scene demonstrate that our method is effective in defocus measurement.     

Shape design sensitivity analysis via material derivative-adjoint variable technique for 3-D and 2-D curved boundary elements

A general approach to shape design sensitivity analysis of three- and two-dimensional elastic solid objects is developed using the material derivative-adjoint variable technique and boundary element method. The formulation of the problem is general and first-order sensitivities in the form of boundary integrals for the effect of boundary shape variations are derived for an arbitrary performance functional. Second-order quadrilateral surface elements (for 3-D problems) and quadratic boundary elements (for 2-D problems) are employed in the solution of primary and adjoint systems and discretization of the boundary integral expressions for sensitivities. The accuracy of sensitivity information is studied for selected global performance functionals and also for boundary state fields at discrete points. Numerical results are presented to demonstrate the accuracy and efficiency of this approach.