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.     

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。     

湍流中示踪粒子跟随性的数值分析

本论文将量纲分析法引入全场光学测量示踪粒子跟随性的研究中,给出了粒子跟随性的无量纲数学表述.并据此对湍流中粒子的运动进行了数值计算,定量分析了粒径、无量纲密度及脉动频率等参数对示踪粒子跟随特性的影响,系统分析和数值模拟了示踪粒子的跟随性,为有效地实现高速复杂流场的全场光学测量提供理论依据.     

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.     

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。     

光学在精密测量中的应用

在现代工业测量中,传统测量方法已经不能满足需要,因此利用光学原理的非接触式测量开始被广泛应用。本文论述了干涉仪、定量相位成像显微镜、激光三角法以及光谱共焦四种光学精密测量仪器的原理,并进行了对比,提出了改进意见。     

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。     

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.     

大浊度监测超声测量方法及测量系统研究

针对传统光学浊度仪量程小、测量结果易受环境因素干扰等问题,对传统浊度测量方法及超声波衰减模型进行了研究。提出了利用超声波衰减测量混合液浊度的方法,基于虚拟仪器及硬件模块的结合,设计了一套超声波衰减测量系统;以沙土为实验对象配置混合液进行了实验,完成了超声波衰减、浓度、浊度之间的关系探究实验。实验结果表明:在泥沙混合液中,超声波衰减系数与混合液浓度之间存在良好的线性关系,拟合曲线的拟合度大于0.97,并且浓度与混合液浊度同样存在良好的线性关系,拟合曲线的拟合度为0.995;通过利用超声波衰减测量大浊度混合液浊度值方案可行。     

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.     

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。     

透镜焦距的频谱分析测量法

本文在实验研究的基础上,提出应用频谱分析方法测量透镜焦距,较详细的论述理论分析和测量方法,简要讨论了信号的采集、处理和测量误差(<0.3%)。我们在信息光学实验研究中,提出应用频谱分析方法测量透镜焦距,这种方法方便、精确,便于智能化,为焦距测量补充一种新方法,对信息光学的应用研究也有一定意义。     

基于EALCD的数字散斑照相术面内位移测量

提出了散斑照相术数字化的技术,即利用电寻址液晶(EALCD)和CCD取代传统散斑照相术中记录干板,省去传统方法中干板显影、定影的烦琐的化学湿处理过程,实现其数字化。介绍了EALCD在散斑照相术测量高精度测量物体位移的优点,而且能通过现有的数字器件使其实现数字化,更加利于工程应用。采用全场分析法和逐点分析法2种方法对散斑照相术进行光学实验研究,都成功获得了含有物体位移信息的干涉条纹。实验研究表明,该研究方法简单、高效,能快速获得具有高对比度的散斑干涉条纹,为数字散斑照相术测量物体的微小形变奠定了坚实的基础。     

数字图像处理技术的应用

文中介绍了数字图像处理技术应用与测量中的原理,对比传统光学测量方法,以在几何尺寸测量中的应用为例,介绍了数字图像处理技术的应用。     

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。     

在万能测长仪上直接用球形测头测量内螺纹中径的原理和实测试验

前言万能测长仪重要的特点之一是能测量内螺纹的中径。本文介绍一种新的测量方法。即直接用球形测头测量内螺纹中径。以往传统的测量方法是用缺口角规搭出内螺纹的中径作比较测量。由于缺口角规的制造精度高、工艺复杂,工时长,具体使用也比较麻烦。为了改进测量方法,上海第二光学仪器厂邀请上海市计量局参加,对直接用球形测头测量内螺纹中径从测量原理到具体测试方法作了分析和试验,试验结果表明和理论计     

液滴半径与其侧向散射光通量关系的实验

为开发基于侧向散射光通量的喷雾液滴直径全场测量方法.搭建了均匀液滴射流发生器和侧向散射光通量测试装置.基于微粒几何散射理论,利用均匀液滴射流发生器实验研究了液滴半径与其侧向散射光通量之间的关系.在不同的侧向散射角下,用数字相机测量了水和0#柴油的单粒径液滴射流在不同粒径下的侧向散射光通量,并分析了它们之间的关系.实验结果表明:液滴半径与其侧向散射光通量之间存在明显的二次函数关系,拟合的相关系数大于0.98;侧向散射角的大小以及液体的种类均不会改变两者之间的二次函数关系,仅影响该关系式系数的大小.结果为基于侧向散射光通量实现喷雾雾滴直径的全场测量提供了重要依据.     

基于光学扫描仪引导的CMM自动测量路径规划

针对现阶段逆向工程中CMM对复杂零件自动测量路径规划方面的不足,提出了一种基于光学扫描仪引导的CMM自动测量方法。通过光学扫描仪对无图纸的复杂零件进行初始的数据采集、构建CAD模型,然后将此CAD模型导入到PC-DMIS中对CMM进行引导,从而实现自动测量。通过对一个由自由曲面和规则特征组成的复杂模型进行实验,结果表明此方法能在较短的时间内生成一个较优的无碰撞路径。     

高精度微运动测量方法的研究

随着我国光学领域的不断发展,越来越精密的光学测量仪器被运用到运动测量中,而运动测量的要求也越来越高。在体育运动比赛中,各项运动成绩的测量都需要高精度的微运动测量方法来分辨运动员的成绩。可见,高精度微运动测量方法在体育事业中的运用,能够充分保障运动赛事中比赛结果的准确性和公平性。     

光学非接触三维形貌测量技术新进展

三维物体表面轮廓测量是获取物体形态特征的一种重要手段,在机器视觉、自动加工、工业检测、产品质量控制领域具有重要意义和广阔的应用前景.光学非接触测量由于其高分辨率、无破坏、数据获取速度快等优点而被认为是最有前途的三维形貌测量方法. 介绍了光学非接触测量方法中的光切法、基于调制度测量的原理及优缺点,重点介绍了光栅投射法的测量原理,并分析了其研究热点与发展方向.