高速三维数字图像法测量手机跌落全场应变

为了测量手机跌落时的变形与应变,基于数字图像相关法及双目立体视觉原理,提出一种用于手机跌落试验中变形与应变测量的方法,并研制了相应的高速三维全场应变光学测量系统。针对手机跌落碰撞过程中,角度变化导致散斑匹配失败率高,变形应变场缺损严重的问题,利用高速相机高速采集图像,并改进图像匹配方法,采用顺序逐帧基准匹配,保证了测量精度,提高了应变场完整度。研制了光学测量系统,设计了试验方案,进行了数字图像测量方法与动态应变仪测量结果的对比,对改进的散斑匹配方案进行了验证。试验结果表明,本文的方法使变形应变场的完整度提高了21%,其位移动态测量精度为0.42%,应变测量精度为0.5%。本文的方法和系统可以满足手机跌落碰撞全场变形与应变测量的要求,与传统测量方式相比有明显优势,是研究手机跌落碰撞变形规律的有效途径。     

数字图像相关法测量金属薄板焊接的全场变形

提出了一种基于数字图像相关法和双目视觉技术的全场三维变形测量方法来测量金属薄板焊接过程中的高温变形.首先,提出一种基于种子点的高精度图像匹配算法求解相关匹配非线性优化初值.然后,介绍了三维坐标重建以及三维位移、三维应变的求解算法.最后,借助于VC+ +6.0开发环境,研制了用于薄板焊接全场变形测量的实验系统.为验证本文方法在材料力学性能实验方面的可行性,利用标准材料试验机和自主研制的图像采集装置设计了钢试件的标准拉伸实验,并采用Q235板材件进行了焊接变形测量实验.实验表明:本文方法的应变测量精度为0.5％,与引伸计的测量结果基本相当;与传统的测量方法相比,提出的方法可以更全面、更直观地测量金属薄板在整个焊接过程中的三维移和应变场,并且测得的3个方向的位移变化曲线过渡自然、数据合理,是研究焊接变形规律的有效手段.     

大气透过率的多点移动测量

考虑大气透射仪的光源不稳定性以及光学准直及大气环境的动态变化均会对其测量精度产生影响,本文在高精度导轨上设计了多点移动大气透过率测量系统,以便提高其大气透过率及消光系数的测量精度。该系统采用可移动测试平台,运用多点移动测量的方式测量大气透过率及消光系数。基于理论比较了多点移动大气透过率测量方法与传统大气透射仪测量方法的测量精度,证明了该系统的测量精度高于传统大气透射仪。将该系统与经过良好校正的Skopograph II型大气透射仪在大气环境模拟舱进行了较长时间的对比验证。结果表明,两套系统具有很好的相关性,91.93%的数据对偏差在10%以内,相关系数达0.985 7。在低能见度条件下,多点移动大气透过率测量系统的测量稳定性优于传统大气透射仪。得到的结果显示:该系统能够满足大气透过率和消光系数测量对准确性、稳定性和一致性的要求。     

基于结构光辅助的网格候选点三维测量方法

光学三维测量技术是计算机视觉领域中最为活跃的研究主题之一.针对双目立体视觉三维测量方法中无纹理物体表面测量误差较大的问题,提出一种基于结构光投影辅助的网格候选点三维测量方法.设计灰度单调变化的锯齿波图案投射在被测场景中,有助于使三维网格候选点投影像点间的灰度差异最大化,依此提高系统的测量精度,实现了主动测量方法和被动测量方法的有效结合.通过3DS MAX和MATLAB软件平台下的仿真实验,验证了结构光辅助的网格候选点测量方法在计算精度上具有明显优势,且不会增加系统的复杂度,扩展了网格候选点三维测量方法的适用范围.     

用数字散斑法测量铜/铝复层板拉伸变形

提出了一种基于数字散斑相关法和双目立体视觉技术的全场三维变形测量方法,实现了对爆炸焊接制备的铜/铝复层材料的变形测量。研究了该方法所涉及的数字散斑相关算法、三维坐标、位移和应变计算等关键技术,借助于VC++6.0开发环境,研制并开发了用于铜/铝复层板全场变形测量的试验系统及其软件。为了验证本文所述测量方法的可行性,进行了精度验证实验和铜/铝复层板单向拉伸试验,且对复层板拉伸试验结果与有限元软件Abaqus数值模拟结果进行了对比分析。结果表明:本文方法的应变测量精度优于0.5%,与引伸计测得的结果基本相当;测得的应变极值分布与有限元模拟结果很吻合;在板料发生颈缩前,塑性应力-应变模拟曲线与试验结果很吻合;整个变形过程中位移-载荷模拟曲线的变化趋势与试验结果一致,模拟得到的极限载荷的相对误差为0.06%～2.25%。实验结果说明,数字散斑方法是一种精确获得复层板料全场应变的有效手段。     

同心圆光栅二自由度误差测量系统

提出了一种基于同心圆光栅莫尔条纹图象处理的超精密二自由度误差测量(TDFM)方法,介绍了该测量方法的基本原理,包括同心圆光栅莫尔条纹产生机理、三光栅光学系统原理、影像光学原理以及CCD莫尔条纹图象处理的方法.通过实验对实际测量系统进行了分析与标定,并将测量结果与双频激光干涉仪进行了比较.结果表明该测量方法可实现超精密二自由度的误差在线测量及补偿,测量精度优于0.1μm.     

基于锁定放大的砂石含水量微波测试系统研究

文中介绍了微波法测量建筑砂石含水量测量系统。该系统由于引入了正交锁定放大器和本底噪声扣除的测量方法,使测量系统避开了因器件的不稳定性、电路的静态漂移、环境干扰噪声和器件噪声等对测量精度和稳定性带来的影响,实验表明测量精度和稳定性优于传统测量系统。     

多视角沙姆成像的高精度结构光三维测量方法

传统结构光测量方法在测量高反射率和复杂结构表面存在诸多挑战,且测量精度受到测量视场的限制。本文提出了一种基于结构光投影和多视角沙姆成像的高精度标定及三维测量方法,充分利用系统的景深范围。提出结构光多目视觉测量模型,将投影仪坐标系作为系统测量坐标系,通过建立“三维点-投影图像点-4个相机图像点”的对应关系对系统进行一体化标定,然后利用多视图几何成像约束,通过计算最小二乘解融合多个视角的观测信息,提高三维数据的计算精度。实验结果表明,所提方法和系统可以对高反射率和遮挡表面进行准确测量,测量精度达到5μm,大大优于传统结构光测量方法。     

基于投影条纹法的带钢平坦度检测系统

平坦度是描述带钢表面几何形状的重要参数,平坦度在线检测对于带钢板形的控制尤为重要。因此,研究了一种新的基于投影条纹法的平坦度检测系统。文中阐述了该系统的测量原理、硬件结构和软件部分。软件部分包括图像处理、深度提取及平坦度计算等。此测量方法属于全场式三维测量方法,能克服带钢运动对测量造成的不良影响,与目前广泛采用的传统测量方法相比,能更准确地测量出带钢平坦度。测量实验表明,该系统测量误差小于±0.4mm,能够分辨出±1I的不平度偏差。     

轻武器光学瞄具的视差参数测试

在对传统的视差测量方法进行充分研究的基础上,提出了基于自动调焦技术的轻武器光学瞄具的视差参数测试方法。介绍了自动调焦技术的工作原理及其系统组成框图;根据轻武器瞄具性能指标的具体要求,结合自动调焦技术设计了一套轻武器瞄具的视差参数测试系统,并介绍了被测瞄具放入该测试系统前后的自动调焦过程;最终通过求取视度之差得到视差。根据轻武器瞄具光学系统的实际测试要求进行了5次测试实验,并对这5次实验数据进行了分析。结果表明:视差测试精度为0.0296m-1,达到了轻武器光学瞄具技术指标0.1m-1的要求,保证了测量精度。     

基于图像形态学的曳引界面滑移测量方法

提出了一种基于图像形态学算法的曳引界面滑移实时、非接触测量方法。首先介绍整个测量系统的构成与测量方法设计,以及所提出的图像处理算法的每个步骤。然后将图像形态学算法应用于所提出的滑移测量方法,同时将不同的形态学算法在所设计的曳引界面滑移测量系统上进行实验和对比,测量不同方法的精度与效率。实验证明,所提图像形态学算法在保证精度的同时,大大提高了整个测量的效率。     

基于DVD光学头的二维微小角度测量研究

为了实现精密平台二维角度的在线检测,提出了一种基于DVD光学头的二维微小角度测量的方法。利用DVD光学头进行角度测量,是基于激光自准直原理,以四象限光电探测器作为检测元件,以固定在被测物上的反射镜作为被测元件进行测量的一种角度测量方法。搭建了基于英国RPI精密转台的实验系统,对测量方法进行了实验测试。结果表明:基于DVD光学读取头设计的二维角度测量装置测量范围为±110″,平均分辨率达到0.2″。该测量方法稳定、可行,且测量装置具有结构紧凑、成本低等特点。     

输电塔架承载变形的三维光学测量

考虑输电塔架结构复杂,需要做承载变形真型实验来检测塔架实际承载能力的问题,本文提出了一种三维全场变形光学测量方法来解决塔架真型试验中存在的大尺寸、大变形、多测点、三维变形、塔架承载形态保持时间短等测量难点.该方法基于工业近景摄影测量技术重建单个状态下塔架测点的三维结构,利用具有身份信息的人工标志点来实现不同状态测量结果的对齐.通过跟踪固定在塔架上的变形点,计算相应部位的位移来获取真型塔架在不同负载下的整体变形.精度评估实验表明,提出的方法测量精度优于0.1 mm/4 m;真型实验显示,测量结果能够为塔架结构力学性能分析和改进塔架设计提供有价值的参考数据.该方法具有现场工作量小、不干扰测量对象、量程弹性大等优点,能够满足各型塔架三维变形测量对效率和精度的要求.     

计算机辅助实验系统在振动测试教学中的应用

介绍了计算机辅助测试实验系统的组成及工作过程,阐述了计算机辅助实验测试系统对柔性转子轴临界转速的测定原理、方法及步骤,与传统测量方法相比大大提高了测量精度和测量效率.     

用图象光载波方法进行表面三维形状与振型的自动测量

讨论从被物体表面形状或振型调制的图象光载波信号提取该表面深度或振型全场信息的测量方法，结合成熟的计算机图象处理技术，该方法可构成在精度、量程、自动化程度方面具有很强适应性的无接触测量系统，文中给出了自动测量系统的构成设计，并给出了测量实例。     

眼轴长度测量方法及进展研究

为配合临床实现人工晶体屈光度数计算,以及为日常眼病预防提供依据,眼生物参数测量特别是眼轴长度测量逐渐被人们所重视。以眼轴长度为目标,论述了现有的眼轴长度测量方法,包括超声测量方法和光学测量方法。重点概述了光学部分相干原理,低相干原理和光学相干层析(OCT)技术在眼轴长度测量方面的研究进展,分别介绍了各方法及典型仪器的测量原理、测量精度及范围,论述了眼轴长度测量的发展方向。光学测量方法以其无损伤、快速、高精度等优点逐渐替代了超声测量方法,但对于晶体混浊眼还需依靠超声测量方法。     

空间坐标一致性光学测量方法研究

制导惯性装置的方位敏感轴与导引头CCD空间坐标一致与否直接影响导弹初始方位精度,介绍了一种导引头光轴坐标与惯性导航坐标安装误差的光学测量方法,阐述了此方案的原理、测量步骤,简要地分析了这种测量方法的误差。测量方案具有测量简便,调整快捷,非接触测量,测量精度高等特点,测量系统不确定度为±30″。     

小幅面高温焊缝变形的数字图像相关测量

针对电弧焊接下钢板焊缝区小幅面测量时的环境光干扰、散斑脱落等问题,本文提出了一种基于窄通滤波、改进的数字图像相关法和高斯低通滤波技术等原理的非接触式变形测量方法。此方法用数字图像光学测量方法解决了接触式测量设备不耐高温的弊端;用哑光灰色高温胶、黑色高温漆配合制成有效的耐高温散斑。为减小环境光的干扰,在硬件方面安装可滤黄光的窄通滤波片;在算法方面,在数字图像相关法匹配公式中引入两个光补偿系数;结合高斯低通滤波技术对强光区域进行高频去噪,通过增量插值测试得到最佳的滤波截止频率,并对滤波后的图像进行定位移对比实验,验证了高斯低通滤波能有效提高数字图像相关法的匹配精度。本文所提测量方法通过两组实验进行对比,首先与普通处理的实验测量结果对比,匹配过程稳定且云图质量较好。其次与已验证过精度的大幅面实验结果对比,所选两点的测量精度最低为1%,具有较高的匹配精度。最终测出焊缝中心线的最大位移为1.23 mm。从对比实验结果可知:本文测量方法能够有效对小幅面高温焊缝图像进行测量与匹配分析,且理论上精度更高。     

机械零件二维几何尺寸和形状检测系统研究与开发

针对传统接触式尺寸测量方法的缺点,探讨利用单目视觉测量系统对被测工件进行尺寸测量,为产品的尺寸测量提供实时、快速、有效、经济的测量途径.首先,视觉系统获取零件图像,并对图像进行滤波处理;然后,提出采用Canny六阈值法进行边缘提取,得到完整的边缘图像;最终,利用最小二乘法拟合出机械零件的边缘形状,并通过计算获得零件的几何尺寸.实验表明该系统所得到的零件边缘图像清晰,多个几何尺寸的测量精度符合要求.与传统测量方法相比提高了检测零件的效率和精度,大大扩展了测量范围,从而充分体现了机器视觉测量的优点.     

基于3D视觉的高精度加工件测量研究

为了解决工业生产中采用高度规对加工件表面凹陷深度测量速度慢、精度差,2D视觉对加工件表面凹陷深度测量力不足的问题,提出了一种基于3D视觉的高精度表面凹陷深度测量系统。系统采用激光三角测量方法进行3D图像采集,建立3D空间模型,应用最小二乘法Huber算法和新的视觉算法,把加工件表面拟合为一个空间平面γ,凹陷最低点a到平面γ的距离就等于真实的凹陷深度。通过实验结果和数据可以看出,新的3D视觉测量方法比传统得测量方法测量精度更高,测量精度达到了0.01mm。