应用线阵CCD的空间目标外姿态测量系统

设计了9路线阵CCD相机组合的空间目标外姿态测量系统,该系统解决了面阵图像传感器用于姿态测量时存在的速度和精度的矛盾,能够实时重构放置于被测物体上的点合作目标在世界坐标系下的三维坐标,并经空间解算,确定被测物体的姿态角.该系统着眼于合作目标和相机光学系统的相对位置,解决了多相机与多点合作目标一一对应时的目标干扰问题;设计了新的光学系统构架,提高了精度,节省了空间;实现了多相机测量系统的局部标定和全局标定.图像采样率为1 316帧/s时,姿态测量精度为1′.测试结果表明,该姿态测量系统可以实现对被测对象高精度的实时测量,且具有合作目标简单,价格低廉等优点.     

基于多点合作目标的多线阵CCD空间物体姿态测量

为了精确测量悬浮试验场内姿态快速变换的空间物体的姿态角参数,提出了一种采用3个线阵CCD相机同时测量多个点合作目标的姿态测量方法,以解决传统的线阵CCD姿态测量系统中相机位置间的约束条件过多造成的非线性系统误差及校准参数多的问题.该方法采用柱面透镜和线阵CCD组成的3个一维相机,对被测物体上的多个点合作目标同时进行测量;并针对测量原理对姿态角限制的问题,采用模拟计算的方法进行姿态角测量范围的计算.由神经网络校准线阵CCD相机,直接给出点合作目标的空间三维坐标,并通过建立基于Rodrigues参数姿态解算模型求解被测物体的姿态角.实验结果表明,本文方法得到的空间点位置测量精度及空间姿态解算精度高于原线阵CCD姿态测量方法,验证了该姿态测量方法进行姿态测量的可行性和有效性.     

基于BP神经网络的外姿态测量系统线阵CCD标定

在基于线阵CCD相机的空间物体外姿态测量系统中,线阵CCD相机的标定是空间合作目标定位的一个重要步骤。利用神经网络所具有的处理复杂非线性映射问题的能力,提出了基于反向传播(BP)神经网络的线阵CCD标定方法。该方法能够很好地描述外姿态测量系统中三维空间合作目标与像点之间的映射关系,无需建立复杂的数学模型,可直接恢复空间合作目标的三维信息,从而计算空间物体的姿态信息。实验结果表明:基于BP神经网络的线阵CCD标定方法与传统的DLT方法比较精度可提高41.7%。     

基于Rodrigues参数的多线阵CCD外姿态测量系统的姿态解算

提出了一种以Rodrigues参数作为姿态描述参数的线阵CCD外姿态解算算法用于多线阵CCD空间目标外姿态测量系统,以解决传统姿态解算算法约束条件多、计算量大、实时性差等缺点.利用Rodrigues参数简洁高效的特点,根据多点合作目标组成的线段间的相交矢量关系推导出了一种新的基于Rodrigues参数的多线阵CCD外姿态解算模型.算法结合Rodrigues参数集切换理论避免了奇异性的发生,并给出了这种姿态解算方法的流程.仿真结果表明,与四元数算法相比,该算法在未损失计算精度的前提下,计算消耗时间减少了37.6％,实时性优于四元数法,并且避免了奇异性问题.     

基于CPLD和线阵CCD的直径测量系统

为满足测量现场的实际需要,同时克服以往CCD驱动电路的缺点,以CPLD为主芯片,为线阵电荷耦合器件(charge coupled device,CCD)提供工作时序信号,同时控制信号调理、转换、传输模块巾的采样率和数据的存储与传输。介绍了基于CPLD的线阵CCD直径测量系统的软硬件构成、工作原理、结构特点及设计方案,并通过实验得到测量结果。实验结果表明:该方案的测量精度可达到0.5mm,响应时间少于3ms。     

用线阵CCD测量颗粒尺寸分布的研究

线阵CCD器件的应用已相当广泛，文中介绍了一种以线阵CCD为接受器件的颗粒尺寸分布测量新方法。基于群体粒子的衍射理论，一般采用以环形光电管（SSPD）为接受器件、以矩阵迭代为反演手段的测量方法；而我们采用了以线阵CCD为接受器件、以shifrin变换为反演手段的新方法，线阵CCD能在小的衔射角范围内获取大量的数据，这为我们反演的准确和测量精度的提高提供了有力的保障。对几微米以上的实际样品测试实验表明：与目前以SSPD为接受器件的测量方法相比，峰值粒径测量的精度有所提高，其相对误差在3％左右，且该法仅需要很少的预知信息，此外测量的结果更为详细。     

基于FPGA+ADSP的线阵CCD非接触测量系统

提出了基于FPGA和ADSP的线阵CCD非接触测量技术。选用线阵CCD作为前端信号采集;采用FPGA产生与控制整个系统的时序:CCD工作时序、A/D转换时序、ADSP采集数据同步时序;采用多次扫描平均方法形成一维数字图像;利用DSP高速图像处理性能并设计高性能的浮动阈值二值化算法对其处理。给出了时序仿真图,满足系统的时序要求;并给出了测量物体的波形。通过对光学系统的定标最终给出了物体的长度。数据表明,相比传统的测量系统,该系统具有高速和高精度的优点。     

线阵CCD曲面测量系统

介绍了线阵CCD的特点、结构、工作原理以及数据采集与处理。     

线阵CCD智能系统

介绍了线阵CCD(电荷耦合器件)测量系统中的智能化控制、信号处理技术。用可编程定时/计数器8254构成线阵CCD光积分控制信号周期的数字调节器。对线阵CCD输出信号进行模数转换,由DSP(数字信号处理器)对其进行数字信号分析,实现线阵CCD系统的智能化。     

基于线阵CCD的小幅角位移测量

本文研制了用单片机系统拾取CCD信号的装置,在Windows XP环境下利用VB强大的可编程能力、良好的人机界面以及其携带的串行通信控件MSComm,使得上位机对下位机传输的数据能够实时处理,从而实现了在±5°范围内微小角位移的非接触在线测量     

基于线阵CCD技术的火炮身管测径仪的测量误差分析

设计了一套基于线阵CCD技术的火炮身管测径仪,在此基础上,介绍了测径系统的基本测量原理,为了能全面提高测径仪的自动化水平及实际测量效果,从系统误差、CCD传感器误差、测量原理误差三个方面,分析了火炮身管测径仪测量误差的产生原因以及对测量精度的影响,并给出消除或减小误差的有效方法,从而大大提高了测径仪测量精度,增强了系统的实际应用能力。     

利用线阵CCD对物体尺寸测量的研究

介绍了一种对物体尺寸精密测量的方法.该方法采用线阵CCD作为光电传感器件,通过对CCD输出信号进行二值化处理并从计算机获得数字式信号,从而实现对物体尺寸的精确检测.测量结果表明:与其他传统的检测方法相比,该方法具有测量精度高、速度快,操作简单,检测过程中运行稳定等优点,在工业生产的尺寸测量中有实用价值.     

基于线阵CCD的光谱仪定标研究

光谱仪是一种基本光谱检测和分析仪器,以线阵CCD为探测核心是设备微型化的重要手段,CCD各光敏像元输出信号与待测光谱波长及光谱辐射通量之间对应关系成为定标的主要内容.研究了常规线性拟合方法,应用校准结果测量发现有时误差较大,利用低压汞灯特征谱线为基准,采用最小二乘法曲线拟合完成波长定标,计算出拟合曲线的3阶校正参数;利用辐射标准灯完成光谱辐射定标,解决了光束经过光学系统传输损耗及线阵CCD光谱响应灵敏度测量的困难,并对定标方案进行了数学推导证明.对大量实验数据进行分析表明,该定标方法是切实可行的,并成功应用到微型光谱仪器的生产过程.     

齿轮参数CCD自动测量系统的研究

提出一种齿轮参数CCD自动测量的方法,给出测量步骤,构造测量硬件系统,并用VC++语言编写了系统软件。通过测量实例证明,所研制的自动测量系统达到了预期的效果。     

线阵CCD图像两种直线拟合边缘检测方法比较研究

对线阵CCD图像边缘检测的直接直线拟合法和基于梯度算子直线拟合法进行了比较研究。利用线阵CCD对线材目标进行宽度测量,并分别用两种方法对采集目标图像进行边缘位置检测。经检测得到,直接直线拟合法和基于梯度算子直线拟合法的检测精度分别为0.579%和0.039%,标准差分别为0.037mm和0.169mm。结果表明,直接直线拟合法精度较低,但稳定性较好;基于梯度算子直线拟合法精度较高,但结果容易受到随机噪声的影响。