高精度电感式传感器测量系统设计

基于对传感器测量系统精度影响因素的分析,利用数字合成、相敏检波、相位预调整技术改善了电感式传感器测量系统的精度,研制了差动式电感传感器。实验表明,利用该技术实现了高精度电感式传感器测量系统的设计,使该系统达到深亚微米测量精度。     

炮弹破片平均迎风面积测量系统研究

采用二十面体方法的迎风面积测量技术作为不规则形状的炮弹破片平均迎风面积的测量方法,并以此设计出了破片迎风面积测量系统,为下一步的典型破片初速测量提供重要参数。详细论述了系统的检测原理、总体结构及数据处理系统。通过实验对系统的测量精度进行了验证,系统的测量精度完全满足破片面积测量精度要求:±5%。     

基于四点支撑法的导弹质量质心测量系统设计及误差分析

针对各类截面形状和翼展范围的导弹测量的技术需求,基于四点支撑原理,提出了一种新的导弹质量质心测量方法.在此基础上,进行了测量系统的总体设计。针对测量系统的误差来源,建立了测量系统的误差分析模型。通过分析称重传感器测量误差、系统结构参数及弹体质量对质量、质心测量误差的影响,对系统的结构参数进行了优化,以确保测量系统具有较高的测量精度和可靠性。分析结果表明:对于测量范围内的各种弹体,该测量系统的理论测量精度符合实际精度要求。     

高精度差动型激光多普勒大直径测量系统

研制了一种可高精度在线测量大尺寸回转体工件直径及圆度误差的差动型激光多普勒大直径测量系统 ,介绍了系统的测量原理及信号处理技术 ,分析了系统测量精度的影响因素     

激光─CCD厚度检测系统的研究

本文简述了激光三角法的厚度测量原理并设计了测量系统，在信号处理部分采用了一种新的ＣＣＤ信号边沿提取技术并给出了整个检测系统的框图，分析了影响检测精度的主要因素并提出了解决方法。由本系统实验的最终结果表明，该检测系统有很高的测量分辨率，达到了很高的测量精度及重复性精度。     

滚动直线导轨副运动精度测控系统设计

滚动直线导轨副的运动精度是其一项重要性能指标。通过研究滚动直线导轨副运动精度的测量原理和关键测量技术,对整个测控系统的机械结构、硬件配置、测量软件进行了设计。该测控系统以研华的运动控制卡为控制核心,搭建了滚动直线导轨副运动精度测控试验台,并对搭建的测控试验台进行了硬件调试及软件设计开发。以JSA-LG35滚动导轨副为对象进行了运动精度测量,结果表明,该导轨副运动精度测控系统运行稳定,测量性能可靠,为直线导轨副的精度检测提供测试平台。     

图像测量系统及关键技术研究

介绍了图像测量技术在检测领域中的前景与应用,概述了图像测量系统的结构原理及技术特点,分析了影响图像测量精度的关键技术。     

量表精度自动检定仪的研制

对应用图像识别技术进行量表精度检定的测量原理进行了理论分析,研究了成像系统的组成及参数选择、被测物图像的采集、图像的处理及相关算法等,并据此研制了量表精度自动检定系统。实际应用结果表明,该检定仪性能稳定,测量精度较高,可满足工业量表检定的要求。     

激光——CCD厚度检测系统的研究

本文简述了激光三角法的厚度测量原理并设计了测量系统。在信号处理部分采用了一种新的ＣＣＤ信号边沿提取技术并给出了整个检测系统的框图，分析了影响检测精度的主要因素并提出了解决方法。由本系统实验的最终结果表明，该检测系统有很高的测量分辨率，达到了很高的测量精度及重复性精度。     

光学非球面自动对焦测量系统研究

影响高精度非球面磨削加工精度的不仅是机床、刀具和数控技术等参数,而且取决于制造系统所采用测试手段和所能达到测量精度。本文针对非球面制造系统的测量特点,将光栅测量技术和光学显微镜自动对焦技术引入环节,进而提高对非球面工件测量精度,解决了制约非球面加工精度提高的测量问题。     

改进的精密测角法标定面阵摄像机参数

改进了用于标定线阵摄像机的传统精密测角算法,标定用于面阵摄像机的参数。该算法利用两束平行光之间的夹角和投影在摄像机上图像点之间的对应关系,在给定一个预测摄像机主点的基础上计算它和实际主点之间的偏差以及摄像机焦距。分析了图像特征提取误差对于平行光夹角测量精度的影响,并给出一种基于平行光夹角误差最小的最优估计,从而进一步提高摄像机内部参数的标定精度。通过仿真实验分析了图像特征提取精度和平行光夹角测量精度对摄像机参数标定精度的影响。结果显示,当图像特征提取精度为0.1pixel,二维转台精度为0.5″时,主点标定精度可以达到0.56pixel,焦距标定精度可以达到0.06mm。利用精度为0.5″的二维转台对摄像机参数进行了实际标定,通过分析像点和标定结果所计算的平行光夹角和实际测量的平行光夹角的误差,可知本文算法的误差是经典精密测角法的68.6%,由此证明该算法对于面阵摄像机参数标定具有更好的结果。     

基于双平行平面相机模型的钢板尺寸视觉测量

提出基于双平行平面相机模型的视觉测量方法,用于测量生产线上运动钢板的尺寸。该方法采用数据驱动的方式计算像点在标定平面上投影点的世界坐标;采用k近邻(k-NN)方法生成目标在标定平面上的无畸变投影图像,并建立投影图像与世界坐标系的直接关联。提出了双平行平面模型下相机光心位置标定算法,利用线结构光进行板材厚度测量;在无畸变的投影图像上利用钢板边缘间的平行和垂直性进行钢板边缘特征提取,通过边缘直线的世界坐标方程求取长宽尺寸。最后,给出了针对大尺寸钢板测量的多相机测量系统框架。提出的方法为单目视觉测量方法,相比于其他方法具有现场安装简单和标定工作量小的特点。通过图像分辨率为640×480的相机对尺寸为80mm×50mm×15mm的标准铝块进行了测量,结果显示:厚度测量误差为0.1mm,长度和宽度的误差在0.2mm以内。实际应用中测量精度远高于加工精度,能够满足产品计量的要求。     

基于几何光学的图像矫正法在圆管PIV实验中的应用研究

粒子图像速度技术被广泛用于流体流动测量,介质折射率差异使光在圆管壁面发生偏折,导致图像失真,直接影响速度测量精度。本文建立了光学折射的物理模型,得到圆形管道中物点和图像点之间的函数关系进而得到矫正后图像的像素坐标,使用双线性插值算法得到像素灰度值重建出矫正后的粒子图像,最后根据多重网格迭代算法计算管内速度场。分别对流体进行管内静态流体与管内层流速度场测量实验,对比了光学矫正箱法、线性矫正以及基于光学模型的畸变矫正方法误差。结果表明,本文提出的基于几何光学的图像矫正方法精度优于光学矫正箱法和线性矫正方法,并通过静态与流动实验充分验证了所建立几何光学模型的准确性和有效性。     

基于机器视觉的大柔性结构振动位移测量

针对空间大柔性结构受到扰动后所产生的低频率、大幅值振动变形难以测量的问题,利用基于机器视觉的结构振动位移测量方法对此类结构的振动位移进行了测量,并识别了结构的动态特性。首先,理论分析了传统的对加速度信号直接积分获得位移的方法存在低频噪声被放大的问题并进行了实验论证;然后,研究了基于机器视觉的结构振动位移测量方法,进行了方法精确度与有效性的实验验证。实验中采用数码相机作为视觉传感器,对采集的结构振动视频进行图像处理,采用数字图像相关方法提取每帧图像特征点的位置信息,应用亚像素定位方法改进测量精度。将视觉位移测量方法获得的结构固有频率与加速度数据求得的结构固有频率进行比较,验证了基于机器视觉的振动位移测量方法在大柔性结构振动位移测量和动态特性识别方面的应用有效性。     

进一步法测量端面长度标准中条纹图的自动处理技术研究

介绍利用激光干涉与数字图像处理技术以及应用 FFT分析干涉条纹方法分析并解决测量端面长度标准中条纹图的处理技术 ,应用这种方法不但提高了测试过程的自动化程度 ,而且大大地提高了测量结果的精度。文中给出了最典型的端面长度标准量块的干涉条纹小数部分的实测结果     

基于Harris算子的图像拼接高精度检测技术

针对医疗器械要求高精度检测的特点,提出了采用图像拼接对器械进行检测的方法,通过Harris算子精确提取图像中的特征点进行图像拼接,不但极大提高了拼接精度以及精密医疗器械的检测精度,而且增加图像分辨力与成像范围。拼接精度是检测精度的保证,基于Harris算子的拼接图像可实现微米级高精度检测。通过该方法进行图像拼接并测量其精度,测试精度与单幅图像相比明显提高,结果完全符合器械检测要求。基于拼接的精密仪器测量是一种提高测量精度的新方法,这方面的研究必将推动机器视觉技术的进一步发展。     

融合改进 YOLOv5 算法的图像全站仪全自动测量方法

针对图像全站仪在无棱镜合作工作模式下无法实现目标点全自动测量的问题,提出一种融合改进YOLOv5算法的图像全站仪全自动测量方法。应用融合卷积注意力机制模块的YOLOv5算法,实现了反射片靶标的广角镜头识别与检测;应用目标自动照准算法,实现了反射片靶标中心的长焦镜头精确照准,进而实现目标点位置坐标的全自动测量。借助自研的图像全站仪开展了反射片靶标的识别与检测实验和目标点全自动测量实验。实验结果表明,利用改进的YOLOv5算法对反射片靶标的识别与检测的准确率可达98.65%;目标点全自动测量方法具有与人工照准测量方法相当的测量精度且测量效率较后者提高了1.5倍。所提方法具有较高的测量精度和测量效率,可广泛应用于无人值守的全自动测量工作场合。     

基于序列局部图像的尺寸高精度测量方法

为实现大尺寸机械零件的高精度视觉测量,研究基于序列局部图像的视觉测量方法。首先分析机械零件图像边缘的过渡分布特征,提出边缘像素补偿法,消除实际边缘不能精确定位对测量精度的影响。然后以直线边缘距离测量为原型,提出基于序列局部图像尺寸特征的测量方法：对零件进行微小区域成像,生成在空间上连续的序列局部图像;应用相关系数法和双线性插值法获得相邻序列图像的亚像素级尺寸特征线,从而得到各局部图像的尺寸特征;对这些尺寸进行求和与补偿,得到零件的总体尺寸。实验表明,对常规尺寸零件的单幅图像运用边缘像素补偿法,相对测量误差在0.008%以内;对大尺寸零件应用序列图像测量法,相对测量误差在0.01%以内,具有误差积累小的优点,可用于机械零件的精密自动化测量。     

应用多项式插值函数提高面阵CCD尺寸测量的分辨力

在图像测量系统中，测量的精度主要取决于ＣＣＤ摄像机的分辨率。为提高图像测量系统的测量精度，本文首先提出了一种具有保持边缘特征和滤波功能的十字窗口边缘自动检测算法，并在此基础上，本文又提出了以多项式插值为原理的新的亚像无边缘检测算法，使图像测量系统中的ＣＣＤ摄像机的分辨率提高约６０倍