飞机结构件动态变形测量技术研究

针对飞行试验中飞机结构件的动态变形测量问题,提出了一种基于图像的测量方法,对其中涉及的关键技术进行了研究;采用10参数模型非线性成像模型补偿摄像机系统误差,引入摄像机动态校准算法,使摄像机标校重投影误差小于0.03 pixel;采用编码标志作为测量标志,提高了图像自动识别和匹配效率;采用双像机交会测量计算测量标志位移变形量可达到0.15 mm/m;实验证明,该方法满足飞行试验中飞机结构件动态变形要求。     

基于图像的植物叶片枯萎变形测量仿真研究

针对植物吸收的水分过少,植物叶片中的细胞不饱满,将造成植物叶片的细胞液浓度特征和叶片形态特征发生萎缩特征失真.传统算法是采用图像的细胞液浓度特征和叶片形态特征进行叶片枯萎变形测量的,一旦特征失真,将造成植物叶片细胞液特征参数不准确,降低了植物叶片枯萎变形测量的准确率.为此,提出了一种形变特征参数算法的植物叶片枯萎变形测量方法.对采集的植物叶片图像进行增强处理,提取植物叶片边界像素特征,计算植物叶片枯萎变形参数,从而进行植物叶片枯萎变形测量.克服了传统算法的弊端.实验结果表明,利用改进算法进行植物叶片枯萎变形测量,提高了测量的准确率.     

基于PSD的大坝变形监测仪关键技术研究

为解决现有大坝变形监测仪器可靠性不高等问题,基于半导体位置传感器PSD,以静力水准仪为例,在优化设计电路的基础上,设计新型变形监测仪器系统。通过系统一致性、稳定性和温度适应性实验,分析监测仪器的测量精度、温度适应性和测量时间3个关键技术指标:测量精度高达0.002 mm,温度稳定性达到0.001 mm,测量时间短到1 s。实验证明,PSD式新型监测仪器优于现有的变形监测仪器。     

基于视觉的结构变形测量系统的实现

为了测量自行车把动态加载变形量,辅助车把疲劳试验,提出了基于机器视觉的车把图像测量系统设计方法.考虑到零件表面不确定性,采用黏贴圆形标志于表面进行变形量测量,对采集的实时图像进行线性滤波等预处理,连续轮廓搜索函数搜寻待测目标,进行基于随机Hough变换的圆形标志检测,接着利用图像特征参数计算实时变形量.根据误差理论对测量结果进行数据处理与分析.实验结果表明该测量方法效果明显,测量精度可以达到0.03mm,高于常规测试方法的测试精度,能够达到车把加载变形高精度测量的要求.     

近景大视场角分区域标定方法研究

针对飞行试验测量视场大相机标定精度低的问题,提出一种高精度CCD相机分区域标定方法。该方法首先通过将标靶均匀布置在摄像机视场内,使得标靶尽可能均匀错落地充满整个视场范围,再结合人眼判读的方式求解靶标的像面位置,最终与全站仪三维坐标形成精确的空间标定点集。接着,将像平面按横向方向等间距分割成Ｎ个区域,并结合后方交会的方法分别对每个子区域进行相机参数的计算。实验结果表明：经过分区域标定,相机采集点的总误差比单区域标定法降低了4％(Ｎ＝3)。算法可实现指定区域的相机参数计算,基本满足中高等精度的工业测量要求。所本文研究可应用于位置相对固定不变的工业视觉测量,特别是大工件测量领域。     

基于遗传算法的wMPS系统布局优化研究

室内空间测量定位系统(wMPS)是一种采用光平面交会的分布式大尺寸室内空间坐标测量系统.发射站的布局直接影响着该测量系统的测量误差、测量精度和其使用效能,而传统的L、C等测量模型在实际过程中受现场条件限制,测量精度比较低.为优化测量系统的网络布局,从该系统的空间多角度交会测量模型入手,以测量精度为优化目标,采用遗传算法作为优化工具,建立了以三维坐标数据对光平面扫描角的导数为关键的定位误差模型,以协方差来反映测量精度,更简单、直接地实现了在指定测量空间下的最优网络布局.最后设计了实验进行验证,实验结果表明该方法能有效优化布局,提高测量精度.     

坐标转换在雷达组网中的应用

雷达组网需要进行坐标转换的计算,其前提需要知道各个雷达之间的相互位置,所以首先要测量雷达之间的相对坐标.本文介绍了在雷达组网中可采用的测量雷达间相对坐标的几种方法,并分析了这些测量方法适应的条件,测量精度.根据测量的简易程度、适应范围以及测量精度讨论了各自的优缺点.     

基于非参数相机标定的位移在线检测系统

物体受外力作用时因发生位移变形而导致结构损坏。针对该问题,以双目视觉原理建立物体三维数学模型,研究相机标定和特征提取,完成特征匹配,恢复标识点三维几何信息,得到物体位移。由于传统的相机标定法在常规尺寸应用中精度较高,一旦超出视场范围其测量精度迅速降低,不适于大视场测量,因此引入一种针对大视场测量的非参数相机标定法,并建立基于非参数的成像模型。通过在不同环境下分别对2种标定方法进行精度对比实验,结果表明,非参数相机标定法比传统的参数相机标定法精度提高约72.5%,且稳定性好,可满足物体位移测量的需求。     

基于DSP的高精度变形角测量系统

针对一种架体微小变形的测量进行研究,搭建了测量装置,利用光学系统将目标激光光斑成像到面阵CCD上,结合CCD像素灰度信号经过图像处理得到架体轴线与光轴的夹角,即架体受力变形后的俯仰变形角和方位变形角.实验结果表明,在架体变形为±30'范围内,测量精度为:方位标准差36",俯仰标准差48";本系统能够实现实时测量,具有测量过程简单,精度高的特点.     

动态优化不等精度经纬仪交会方法

在多台不等精度经纬仪交会测量系统中,为提高数据的可靠性和精度,根据异面交会原理,提出空间定位精度及其误差的模型;提出采用定常异动算子算法和普通加权平均法相结合的处理方法;对该算法进行数学仿真,计算分别使用定常异动算子和普通加权平均法的交会角区间,并在实际任务中加以应用。试验结果表明,采用合理的算法对多台不等精度经纬仪进行交会测量,增加了测量基线数量从而提高了整体数据的稳定性,同时提高了测量精度。     

基于WMPS的飞机大部件对接测控技术

现有的飞机大部件对接系统主要利用激光跟踪仪对部件位姿进行测量定位,可以达到较高精度.但由于激光跟踪仪每次只能测量一个靶球,故在效率上满足不了对接需求.工作空间测量定位系统(WMPS,Workspace Measuring and Positioning System)作为一种新型的、采用光平面交会原理的大尺寸三维坐标测量系统,具有测量精度高、测量效率高、测量范围大等特点,在大尺寸数字化测量及装配等领域具有重要应用价值.提出了一种基于wMPS系统进行飞机大部件对接的测控技术,能够同时满足对接过程中测量精度和测量效率的要求.     

大视场双目立体视觉的摄像机标定

针对大视场视觉测量应用,在分析摄像机成像模型的基础上,设计制作了可自由转动的十字靶标,实现了大视场双目视觉摄像机的精确标定。将十字靶标在测量空间内多次均匀摆放,两摄像机同步拍摄多幅靶标图像。由本质矩阵得到摄像机参数的初始值,采用自检校光束法平差得到摄像机参数的最优解。该方法不要求特征点共面,仅需要知道特征点之间的物理距离,降低了靶标制作难度。采用TN3DOMS．S进行了实测,在1500mm×1500mm的测量范围内测试标准标杆,误差均方值为0．06mm。     

触针式轮廓仪弹性测量杆的设计

针对传统的触针式轮廓仪杠杆式测量杆的转动支点由于滚动体跳动容易引入随机误差的问题,提出并设计了一种基于弹性变形理论的轮廓仪测量杆。利用高精度电容传感器测量测量杆的弹性变形量,然后利用悬臂梁的挠曲线公式求出触针针尖的位移量从而得到待测面的微观不平度信息,消除了杠杆式测量杆引入的随机误差,进一步提高了粗糙度测量精度。     

基于MLE的靶场光电经纬仪高精度定位方法研究

为解决靶场光电经纬仪现用交会定位解算模型作用范围小、与目标实际位置偏差大等问题,提高目标航迹解算精度和模型的适应范围,根据目标跟踪距离和测角误差分量关系,建立了经纬仪空间测量误差模型,优化了异面交会定位加权系数。基于最大似然估计（Maximum Likelihood Estimate,MLE）理论,提出了一种新的更高精度的定位方法,并推导了精度估算公式。详细分析了交会角度、跟踪距离和测角精度对定位误差的影响。试验证明,该方法较现用定位方法适用测量区域增加一倍以上,定位精度提高20%,更适合多测站、不等精度、远距离跟踪等工程场景,具有推广价值。     

柔性三坐标测量臂几何误差修正

柔性三坐标测量臂用于大尺寸工件的高精度检测及逆向工程,是现代制造业产品精度检测的重要设备。如何做好和完善测量臂误差的分析、检测和补偿,成为提高测量臂测量精度的重要问题。提出了用高精度正交三坐标测量机校准柔性三坐标测量臂关节误差的新方法。通过分析测量臂某一关节的所有几何误差,建立其数学模型;利用正交三坐标测量机和测量臂分别对30个标准球(均匀分布在一个圆上)进行点位测量,测出球心的标称值和实测值,建立了该关节几何误差补偿模型;对工件进行点位测量并进行误差补偿。实验结果表明,通过该误差补偿方法,其最大测量误差从0.04 mm降到了0.003mm,提高了柔性三坐标测量臂的测量精度,同时验证了该误差补偿方法的正确性和有效性。     

Increasing the accuracy of Time-of-Flight cameras for machine vision applications

Range imaging based on the Time-of-Flight (ToF) principle evolved largely in recent years. Especially, the lateral resolution, the ability to operate outdoors with sunlight and the sensitivity have been improved. Nevertheless, the acceptance of depth cameras for machine vision in the industry environment is still rather limited. The major shortcoming of ToF depth cameras compared to laser range scanners is their measuring accuracy, which is not sufficient for several applications. In this paper, we firstly introduce several state of the art depth cameras briefly and demonstrate their capabilities. Afterwards, we explore possibilities to increase the radial resolution and the accuracy of ToF depth cameras based on the Photonic Mixer Device (PMD). In general, the usage of higher modulation frequencies promises higher depth resolution but yields on the other hand higher noise levels. Moreover, the accuracy is limited by systematic errors and the measurement are affected by random noise and we show how to minimize and compensate them in industry environments.     

Measurement of three-dimensional profiles with multi structure linear lighting

In reverse engineering, it is very challenging to acquire the 3D profile information of an object rapidly with high accuracy. This becomes even harder to measure the profile of a large object, such as an automobile body press part as it has a wide scope and is not easy to realize. A new non-contact measuring method using multi structure linear lighting (or multi light-knife) based on laser scanning measurement technology is presented in this paper. The principle of the multi light-knife is first presented. To improve the accuracy of the measuring device developed in this work, a virtual net mapping and the least square theory is applied to calibrate the measuring device of the multi light-knife in the whole measuring field. When the device is used to measure automobile body press parts, a route planning method is used to ease the contradiction between measuring accuracy and the range of measurement. System calibration is achieved by compensating the platform error. Experiments on a rear view mirror case show that the multi light-knife is a very effective device and can become a very promising way to acquire the 3D profile information of large objects.     

地铁隧道沉降变形实时监测系统误差分析

根据图像传感器网络的沉降变形监测原理,建立地铁隧道沉降变形监测系统的数学模型。利用误差分析理论对系统测量误差进行分析,提出沉降变形监测系统的误差累积计算模型。给出在满足1 km的测量距离上获得±3 mm的测量精度条件下,图像传感器应满足的精度要求。分析该监测系统控制累积误差随监测点数增多而扩大的有效性,为提高监测系统的精度提供理论依据。     

基于光电扫描的网络式大尺寸测量系统定位算法研究

wMPS( workspace Measuring Position System)是一种新型的网络式大尺寸测量系统.与基于角度交会的定位方法相比,基于光平面交会的定位算法避免了方位角的计算,消除了发射器装配误差的影响.通过对两种算法的证明和比较,分析了主要误差来源,并通过实验进行了验证.实验结果表明,在6m×6m×3...