基于二分法和三分法的圆度误差评定

本文提出了最小外接圆二分法和最大内接圆三分法的圆度误差评定法,并分别给出了最小外接圆和最大内接圆的评定算法,该算法经过试验验证,可有效地解决最小外接圆和最大内接圆的评定问题。     

基于扫描激光差动技术的圆度误差检测

为了提高回转体圆度误差测量精度,基于差动技术,并利用小波变换过滤算法及圆度误差最小二乘法模型,提出一种基于扫描激光差动技术的圆度误差检测系统。采用分光镜分束的方法,形成两束光强调制信号,从原理上消除偏心误差的影响。通过对一标定零件进行圆度误差测量实验,设定不同的实验条件,偏心量分别为2~4 mm,5~7 mm、8~9 mm,所测得圆度误差值相差不超过0.62 μm。表明测量系统可以有效消除偏心误差,完成对回转体零件圆度误差的检测。解决了目前圆度误差检测中回转轴偏心量误差消除难度大、测量效率低等问题,为高精度检测提供了一种新思路。     

全自动晶圆磨边机平面度误差测量与评定

提出了在全自动晶圆磨边设备中对晶圆平面度误差的等角度单圆周测量方案,讲述了最小二乘法的算法原理;并根据最小二乘法的算法原理,基于Matlab软件编写平面度误差评定及其结果的可视化程序;运行程序对全自动磨边机测量的数据进行处理,程序运行结果表明,该算法运行稳定可靠,能够快速确定最小二乘法平面方程和评定平面度误差。     

圆柱度误差快速最优化评定方法

使用迭代重加权最小二乘算法(IRLS)进行圆柱度误差评定。经过实际计算将所得到的误差评定值与其他方法相比较,在测量数据点集满足"小误差、小偏差"两点假设的条件下,迭代重加权最小二乘法可以得到精确的最小区域解,但是在运算时间上由于受迭代次数的影响,对不同的误差限运算时间会相差很大。总体来说,迭代重加权最小二乘法实现简便,有较高的使用价值。     

回转内圆柱面的非拼接干涉测量方法

介绍了一个特殊结构的干涉测试方法和系统，基于Fizeau（菲索）干涉原理，通过一高精度直角圆锥镜来实现圆柱坐标系与直角坐标的转换。该系统可以用来测量360回转圆柱的表面形貌，并且无需图像拼接，可一次性获取整周的面形数据。通过对系统主成分误差的计算分析，及Matlab软件数值仿真，建立了圆柱坐标系下的误差校正矩阵。并针对一环形样品进行实际测量，测试结果经过主成分误差校正后，与Taylor Hobson接触式圆柱度仪的测量结果一致，通过最小二乘圆（LSC）的圆度评定方法计算得到的圆度误差值十分接近。实验结果表明:该测量方法可有效地实现圆柱体整周表面形貌的测量，解决了目前回转光学元件的测量难度大、测试效率低等问题。     

基于Chan算法的水下测控设备组网数据融合技术研究

依据水下测控设备组网系统的工作特点,为了有效挖掘现有测控设备的使用效能,构建高精度的综合性水下测控网络,该文提出基于Chan算法的水下测控设备组网集中式数据融合定位算法。该算法首先利用基于波达时间的加权最小二乘算法粗测目标位置,然后依据该目标位置和测量时延信息的关系,构造新的误差矢量,利用该误差矢量再次加权最小二乘估计解算目标位置。研究结果表明,该算法可实现多套水下测控设备的数据融合,可有效提高全域范围的定位精度,且精度高于纯基于波达时间的融合定位算法。     

基于改进粒子群算法的新一代GPS平面度误差评定

为了在全局范围准确评价平面度误差,根据新一代GPS标准,建立了符合最小区域条件的平面度评定的数学模型.针对平面度误差评定的特点,提出了一种基于遗传交叉因子的改进粒子群优化算法对平面度测量数据进行最小区域评定,给出了该算法的实现方法.实例结果表明,此方法可以在新一代GPS标准下有效、准确地评价平面度误差.     

基于IRLS的圆度误差最优化评定

提出了圆度误差评定的迭代重加权最小二乘算法(IRLS)。该算法采用一个迭代过程求解一系列加权最小二乘问题,并在每一步迭代中按照一定的规则对权系数进行调整,使其逐步逼近最优拉格朗日乘子,使最小二乘解逐渐逼近最小区域解。该算法保留了最小二乘法快速、惟一的优点,改正了其误差偏大的缺陷,采用Matlab语言编程,算法计算简单且易于实现,有较高的实用价值。     

圆结构光系统深孔圆度测量方法研究

圆结构光系统测量深孔(通孔)圆度时存在激光器、相机和深孔难以保持平行或同轴的问题,导致无法测量准确的圆截面,从而产生系统误差。搭建了基于圆结构光的测量系统,分析了系统误差的产生机理并提出了一种基于圆结构光系统测量圆度的方法,可对系统误差进行一定补偿：首先,获取待测深孔的内表面高分辨率三维点云,拟合点云轴线,通过刚体变换将三维点云变换到深孔轴线与相机光轴平行的位置;然后,选定一个测量截面,搜索该截面上的点和与该截面范围较近的点作为圆度评定点;最后,采用网格搜索算法完成圆度评定。测量实验的结果表明,该方法对于圆度误差的补偿效果良好,其中测量不确定度为4.78μm。     

基于FPGA 的双通道旋转变压器测角系统设计

设计了用于星载设备的双通道多对极旋转变压器的角度测量系统。以获取高精度的电机旋转角度值为目的, 在旋转变压器测角工作原理、误差分析以及双通道数据组合算法和测角系统软硬件设计等方面进行了研究, 并选用 FPGA 对步进电机的角位移量进行探测与解算。为验证所设计的双通道旋变角度测量系统的精度, 采用了分辨率更高 的海德汉光电编码器进行同时采集, 并将两者数据进行对比, 结果表明新设计的测角系统误差小于30′′, 满足设计精度 指标。     

基于CKF的系统误差与目标状态联合估计算法

针对量测信息中系统误差对目标状态估计精度造成 的不利影响,提出了一种基于容积卡尔曼滤波(CKF)的系统 误差与状态联合估计(JE-CKF)算法。在算法实现中,首先采用状态向量维数扩展方法建立 非线性滤波框架下的系统误差配 准模型,其次根据系统误差配准模型对量测信息中的系统误差进行估计,进而通过对CKF实 现中量测预测值 的修正,改善量测残差中系统误差对滤波精度的影响。理论分析和仿真结果验证了算法的可 行性和有效性。     

表面粗糙度光切显微镜测量系统的研制

以光切法测量原理为基础,采用CCD摄像头和传统光切显微镜,使用VC开发工具和图像处理技术开发了一套材料表面粗糙度测量系统。根据光切显微镜下材料表面粗糙度图像有明显方向性的特征,使用旋滤波方法对图像进行预处理,并与传统的几种滤波方法进行了比较,同时讨论了滤波窗口的大小和切线方向采用的滤波方法对粗糙度测量结果的影响。该测量系统能够测量新国标中的全部参数,并能进行在线测量。介绍了系统的标定方法,对影响测量精度的主要误差因素进行了分析,并对算术平均偏差Ra为3.2μm的标准粗糙度比较样块进行了测量,测得的结果是:Ra约等于2.93μm,相对误差约为-8.5%,低于该系统的示值允许误差。     

炮位侦校雷达定位精度影响因素分析

炮位侦察校射雷达弹道外推算法受多种因素影响。为满足弹道外推分析、进一步提高外推精度的需求,详细建模分析地球曲率、时间不同步、弹道模型误差、信噪比变化等影响炮位侦校雷达定位精度的因素。结合精密雷达测量数据和无迹卡尔曼滤波外推算法进行仿真,量化评价各因素对外推精度的影响。通过理论建模与仿真实验,将考虑各种影响因素与否的情况详细分析对比,得到各因素对定位精度影响程度从大到小依次为：地球曲率、时间不同步、弹道模型误差、信噪比变化。在此基础上,提出了考虑多种因素的炮位侦校雷达弹道外推改进方法。     

基于IEEE-1588的高精度时钟同步系统设计

为提高高速铁路地震预警系统采集设备时间同步精度,本文设计了基于IEEE-1588的网络高精度时钟同步系统。系统利用STM32+FPGA构架搭建硬件平台,在FPGA中利用PLL延迟测量法实现高精度时间间隔测量,时间间隔测量精度达到600ps;利用PHY芯片DP83640获取网络PPS时钟,在STM32中结合卡尔曼滤波与PID算法,实现网络PPS时钟对本地时钟的校正,以及对本地PPS相位校正,最终完成同步系统的软件设计。测试结果表明：本设计时钟同步误差优于3ns,且具备长期稳定性。     

基于激光位移传感器的光电非接触圆度测量

为了提高圆度测量的效率和准确性,针对目前手工检测效率低等缺点,提出一种以激光位移传感器的测距原理为依据的光电非接触圆度测量方法。与传统方法相比,该方法首先搭建了以精密转台和步进伺服执行机构为主的测量控制系统平台。其次,利用机械装置的相对运动,通过传感器采样测量物体的各测量点的截面信息,用最小二乘圆的评定方法得到各截面测量误差,最终实现圆度误差测量。结果表明,通过仿真获得随机误差系数在对圆度误差测量影响的数学表达式,并验证了测量中存在的系统误差修正方法的正确性。     

基于机器视觉薄零件高精度测量技术的研究

为快速准确检测薄零件几何量精度,提出了一种基于机器视觉的检测方法。根据具体的视场和精度要求,完成电荷耦合元件(CCD)传感器、镜头、光源等选型与硬件系统设计。开发了软件系统,采用双三次插值法细分图像后提取亚像素边缘,变权重最小二乘法拟合出零件轮廓的圆弧和直线,自动计算零件的圆度误差,中心距尺寸误差,并判断其是否合格。通过齿轮泵中间体零件的检测结果表明,本系统能快速准确检测中高精度(IT7级)薄零件的几何量精度,满足实际应用的需求。     

基于三子样和互补滤波的姿态测量算法研究

为了解决陀螺随时间的漂移以及周围环境产生的随机误差的问题,设计了一种基于互补滤波的姿态求解方案,同时通过将三子样算法和互补滤波结合起来使该算法适用于高动态等复杂环境下的姿态测量。该方案采用四元数法对姿态进行描述,经过高精度三轴温控速率转台上的静态实验以及摇摆动态实验,通过对比高精度转台角度值,可以发现互补滤波算法对于精度的提高有明显的效果,有效的将惯性测量单元的数据进行融合。同时由于采用了三子样算法可以满足高动态环境下的姿态测量,确保了系统在各种环境下精确测量。     

改进的Canny算法

Canny边缘检测算法是一种综合评价比较好的边缘检测算法,但在应用时由于用高斯滤波器对图像进行平滑,往往引起定位精度下降并使角点变圆。针对上述问题,采用各向异性高斯滤波对Canny算法进行了改进。实验结果表明,改进后的算法在对噪声的鲁棒性、定位精度和单一响应方面均优于原始的Canny算法。     

基于遗传算法的柱面光栅测角技术研究

高精度角度测量装置是保证旋转设备精度和性能的关键, 广泛应用于测量跟踪仪器中, 特别是对于大尺寸坐标测量仪器, 测角相比于测距是制约坐标测量精度的瓶颈。在精密一维轴系平台上, 采用高精度柱面光栅及四个读数头构建测角装置, 对传感器本身、安装及轴系跳动等误差因素对测角精度的影响进行了详细分析。基于角度测量标准器具校准角度测量误差, 对误差数据进行谐波分析。基于遗传算法提出了一种参数优化方法, 建立误差补偿模型, 对测角误差进行了补偿。实验结果显示, 补偿后柱面光栅测角误差减少为0.7, 证明了误差补偿算法的有效性, 显著地提高了角度测量精度。     

红外目标模拟器CIG系统延时误差分析及补偿

研究红外成像制导半实物仿真系统目标模拟器延时误差对制导控制系统仿真的结果置信度影响问题,针对目标红外特性模拟要求,分析了目标模拟器的误差影响因素,提出了误差补偿算法。首先基于红外目标模拟原理,分析了影响仿真精度的主要误差源;然后根据红外CIG延时误差产生机理,分析了延时误差对几何分辨率、角度分辨率、动目标横向位置、动目标径向位置的影响;最后推导了红外CIG系统延时误差补偿算法。仿真结果和测试结果表明,本文方法有效补偿了红外CIG系统延时误差,提高了仿真结果精度,为红外成像制导武器系统优化设计提供了依据。