旋转测量状态下光斑中心定位方法

目前,对管道内腔为自由曲面的截面轮廓进行高精度测量是行业难题。拟将多个不同测量范围的激光位移传感器放置于管道内腔中,采用旋转的方式对内腔进行测量,将得到的测量数据进行归一化处理后获得被测管道内腔截面轮廓形状。分析测量过程中激光光斑的变化情况,针对光斑图像的多峰、散斑、平顶与形状变化等现象,提出了一种基于传统灰度重心法进行粗定位的距离倒数加权多项式插值亚像素光斑中心定位方法。采用中值滤波对光斑图像进行预处理,通过自适应阈值分割法从环境背景光强中分离出光斑中心定位区域。通过MATLAB仿真与灰度重心法、加权灰度重心法与高斯拟合法传统光斑中心定位方法相比,结果表明,光斑中心定位精度达到0.01 pixel,在激光光斑中心定位精度和稳定性方面有一定的改善,明显优于传统的光斑中心定位算法。     

大型煤堆体积测量中光斑中心读取方法研究

本文介绍了大型煤堆体积检测系统的特点,并给出了基于光学三角原理实现的煤场存煤量自动检测系统的构成和工作原理。分析了影响其测量准确度的主要因素,即转台的准确度、激光光斑的大小、激光散斑的存在及CCD接收器件的分辨率。针对大范围测量时,光斑图像占用多个像素及散斑造成的光斑图像强度分布不均以致于很难读取真正的光斑中心的问题,本文提出了基于Hough变换的光斑中心读取方法。实验表明,该方法有效地提高了大型煤堆体积检测系统的测量准确度     

激光光斑位置精确测量系统

设计了一种激光光斑位置测量系统,用于提高激光照射器监测系统测量激光光斑位置时的测量精度.分别介绍了测量系统的组成及它们的信号连接关系.针对激光光斑图像采集过程中的后向散射现象,提出基于异步距离选通的激光后向散射抑制技术.为了克服大气湍流扰动对激光光斑成像的影响,利用改进的盲解卷积算法对激光光斑图像进行事后图像处理.最后,对光斑图像进行畸变校正,并利用高斯曲面拟合算法提取光斑位置.设计了若干仿真实验,并应用该系统处理了实际外场实验.结果表明,所设计的激光光斑位置测量系统的测量精度不超过0.3 pixel.     

基于Zernike矩的管道弯曲度高精度检测

介绍了管道弯曲度测量系统的工作原理，提出了一种基于Zernike矩的管道弯曲度高精度检测方法。利用LoG算子把激光光斑边缘定位到像素级精度，然后使用Zernike矩算子进一步细分，使光斑边缘定位达到亚像素级精度，通过拟合计算得到光斑中心坐标，从而得到弯曲度的大小和方向。同时还进行了常用光斑中心定位算法与Zernike矩算法的对比实验，并对实验结果进行了定量分析。实验结果表明，Zernike矩算法的定位精度和速度均达到满意的结果。     

最小二乘圆法拟合激光斑点的一种方法

介绍了激光标记求取目标物体深度信息的方法。由于激光源打在目标物体上形成具有一定面积的光斑,在CCD成像后的像平面上必然也形成一定区域的斑点,为了精确地确定目标物体的深度信息,需要计算激光斑点中心的位置。提出了最小二乘圆法求取激光斑点中心位置的方法,并给出了算法实例。     

轨道测量装置激光光斑中心定位

在研制轨道激光测量装置的基础上,文中对比了激光光斑中心图像处理常用算法,提出了一种精度满足要求的光斑中心计算方法,构造了形态级联滤波器和高斯滤波器,对光斑图像进行去噪和光滑预处理。为充分利用光斑灰度光强分布特性,采用OTSU算法和最大光强确定了阈值区间,以指数函数进行非均匀阈值分割得到一系列二值光斑图像。在质心法初步确定光斑中心后,对其边缘提取图像进行Hough变换得到一系列中心点样本,然后采用K-means算法获得聚类中心,通过BP神经网络拟合的坐标函数对应关系,求出中心的实际坐标。该算法在测量小车坐标屏幕上进行了试验,其误差能够满足现场测量要求。     

外场激光光斑中心检测算法研究

激光光斑中心检测是光学测量中常用的关键技术。检测算法的精度及速度直接影响了测量的精度及速度。针对外场环境下干扰较强的特点,研究了重心法、Hough变换法以及圆拟合算法,通过理论分析与实验,提出一种改进的激光光斑中心检测算法,提高了中心检测的精度、速度及抗干扰性,可用于外场环境的实时光学测量。     

大孔同轴度测量系统误差分析

介绍一种大型机械零部件孔用同轴度测量系统。系统采用单模光纤的尾纤半导体激光器作光源的激光准直系统 ,并为测量提供稳定的基准线。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方法计算。     

图像式无砟轨道表面沉降在线监测系统

将激光准直及图像检测技术应用于无砟轨道表面沉降监测之中,建立了图像式表面沉降在线监测系统.首先,介绍了图像式沉降监测方法的工作原理,给出了表面沉降在线监测系统的构成及工作方式.分析了沉降监测靶面激光光斑图像特征,并采用背景差分法来提高监测系统的环境适应度.然后,采用变结构元多尺度广义形态滤波法对光斑图像进行了预处理.最后,依据采集图像灰度呈高斯分布的特性,提出了基于重心的灰度分布曲线拟合法来精确定位光斑中心.实验结果表明:沉降实验室测试的合成不确定度最大为0.198 mm;现场测试的10个月累积最大误差小于1 mm.这些数据显示提出的系统可满足无砟轨道表面沉降在线监测对稳定性、精度和抗干扰能力的要求.     

起重机轨道测量激光光斑中心识别与定位算法

在轨道测量装置中,激光光斑中心检测算法的精度和速度直接影响轨道测量效果,传统的中心算法如灰度质心法、Hough变换等在检测精度或速度上存在不足。文中提出了一种基于高斯积分曲线拟合的光斑中心定位算法,在光斑降噪、特征增强的图像预处理基础上,插值拟合光斑灰度曲面,进行边缘计算、追踪及细化,得到光斑的像素级边缘点,计算其法向等距线及高斯积分拟合点,并通过贝塞尔曲面拟合其对应灰度值,再采用高斯积分曲线拟合得到亚像素级边缘点,对亚像素边缘点进行圆拟合方法最终确定光斑中心点。与灰度质心法、Hough变换椭圆中心法相比,此算法的拟合精度较高,抗干扰性好,达到了实验室环境下轨道测量的精度要求。     

两种测量光斑的方法

介绍了彩色CCD摄像法和光纤探针扫描法两种测量光斑的方法及其配套的光斑分析软件 ,分析了测量系统的构成及测量中存在的问题。     

光电/量热复合式近红外高能激光光斑探测器

为了准确测量高能激光系统远场到靶总能量和功率密度时空分布等参数,本文提出了量热吸收法和光电探测阵列法相结合的复合式测量方法.该方法由热吸收体测量入射激光的总能量,由光电探测阵列测量光斑的时空分布.研制了用于大面积、长脉冲近红外高能激光测量的复合式光斑时空分布探测器.探测器主要由石墨热吸收体、近红外探测器阵列、测温单元和信号处理单元等组成,有效测量光斑面积达到22 cm×22 cm,光斑测量空间分辨力为1.1 cm,时间分辨力为20 ms.该测量系统同时兼顾了光电探测阵列法的高时空分辨能力和量热吸收法的低测量不确定度等优点,适合于高能量、大面积近红外高能激光光斑参数的综合测量,并已成功应用于外场实验.     

镀膜基板激光测温的自动化

描写了一种新型的ＣＣＤ摄像头一计算机系统，它可以在镀膜基板激光测温的过程中跟踪光斑中心，从而测出移过光斑中心的干涉条纹数，达到镀膜基板激光测温自动化的目的。     

测量高斯光束腰斑尺寸的实验与分析

激光光斑尺寸和激光束腰光斑尺寸是衡量激光器性能的重要参数。设计了利用刀口法和狭缝法分别测量高斯光束腰斑尺寸大小的测量实验装置,并阐述了具体的测量过程,给出了所测得的实验结果,最后对这两种方法进行了比较分析。这两种方法实验装置简单实用。     

提高外场脉冲激光光斑测量距离的有效方法

介绍了提高外场脉冲激光光斑测量距离的两个关键技术:CCD电子快门预测和背景相减技术, 并给出了提高白天外场脉冲激光光斑的测量距离的试验效果,在激光制导武器系统和激光告警系统的研制中都有重要的意义.影响白天外场对脉冲激光光斑的测量距离的主要原因是激光光斑被淹没在阳光照射的背景里,不能提取光斑图像.设法让电子快门的触发脉冲在每个激光脉冲到来前的固定时间间隔产生,保证CCD捕捉到光斑的全部能量,从而可以使CCD输出最亮的光斑图像.另一方面,在激光没有照射时,采集一帧图像作为背景, 让激光照到靶板后的图像与背景图像相减,结果只在光斑照到的位置处有不同.在相减后的图像中,使激光光斑突出.试验证明采用本文介绍的技术明显地提高了外场脉冲激光光斑测量距离.     

光针轮廓扫描技术测量内螺纹曲面

分析了激光光针扫描在测量内螺纹曲面时的特性及影响精度的因素。根据光斑在被测面的噪声分布特点,采用中值滤波与小波阈值去噪相结合的综合滤波算法对光斑图像进行了去噪处理,其中中值滤波可以有效地消除光斑图像中的脉冲噪声,而基于小波变换的阈值去噪算法可以消除图像中的高斯噪声。通过综合滤波算法对光斑图像进行处理,可以有效消除激光光斑噪声,消除图像噪声对测量精度的影响,同时保持了光斑图像的细部特征。根据激光光斑图像在倾斜被测物体表面光强分布特点,设计了近似圆拟合算法来确定光斑中心,该算法相对传统算法具有计算量小、计算效率高,适合在线检测的特点,可以克服测量面倾斜对激光光斑中心的影响。利用采用上述方法的坐标机激光光针扫描系统,对标准内螺纹量规进行测量,对比应用前后的测量结果,螺距精度提高了0.48 mm,中径测量精度提高了0.44 mm,牙型角精度提高0.57°。     

盾构姿态测量中基于边缘检测的中心定位算法

振动对盾构测量系统的影响较大,提出了基于光阑的测量方案对原系统加以改进。鉴于光斑存在随机噪声污染,采用中值滤波技术,有效地降低了其对光斑中心定位的影响。对多种边缘检测算子作了比较研究,并利用其对激光光斑进行边缘检测,实现了聚焦光斑的准确定位。     

基于PSD的激光微位移测量系统

介绍了一种基于二维位置敏感探测器PSD的激光光斑位置测量系统。与传统的方法相比,该系统改进了硬件和软件设计方法来实现PSD外围信号处理,它可以测量微米级位置的移动,实验结果表明系统测量精度在5μ之内。     

用碘酸钾粉末倍频分析法测定激光光斑

为了测量不可见的激光光斑大小,文中在激光粉末倍频测试分析的实验方法的基础上,选取适合当前条件的CCD摄像法进行了实验。获取激光光斑的一维光强分布,并运用激光光斑的高斯拟合算法(最小二乘法)处理数据,同时也考虑了粉末对光斑的散射作用,并为此拟合出了经验公式。获得的结论是,运用粉末倍频法精确计算激光光斑的直径是可行的,该方法误差约为3.6%。     

基于MATLAB的激光光斑图像处理算法

提出了一种基于MATLAB的激光光斑图像处理仿真算法.在MATLAB环境下,首先对采集到的光斑图像进行平滑滤波、亮度调节、阈值分割和边缘检测等图像处理,确定出光斑区域并得到边缘点的位置信息,再根据最小二乘法进行圆拟合进而计算得到光斑中心点的坐标.仿真结果表明,该算法能够快速、准确地得到光斑中心位置点,且达到很高的测量精...