非正交FBG柔杆空间形状重构误差分析及标定

为了提高FBG柔杆空间形状感知系统的重构精度,提出了一种利用3根FBG阵列、具有温度补偿特性的非正交FBG柔杆检测方法。在分析传感系统的误差组成、产生原因的基础上,建立仿真模型得到了各组成误差分别对系统空间形状重构精度的影响,得出减小安装角度误差是提升精度的关键。利用待标定参数与标定方向与实际检测方向夹角大小相关的原理,给出了一种修正安装角度误差的标定方法。经过实验证明,该方法使得系统形状重构最大相对误差降为0.25%,为高精度的三维形状感知系统提供了可靠的检测方法。     

双目视觉测量系统标定精度提高方法研究

针对提高双目视觉测量系统的标定精度问题,介绍了双目线结构光视觉测量系统的构成和工作原理,分析了影响系统单幅测量精度的各种因素,提出了改善标定精度的方法。采用张氏标定法求解相机内参,用双相机固有的对极几何关系求解外参,二维标定靶选用150mm×150mm的黑白棋盘格。根据标定结果反求标定靶的对角线距离,用该距离来验证标定结果。实验表明,标定误差稳定在20μm,可以满足实用要求。     

基于双目视觉跟踪的三维拼接技术

为了扩大三维面形测量的视场,提出了基于双目视觉跟踪的三维拼接技术。采用了两套双目测量系统,一个为全局的跟踪系统,一个为测量系统。在测量系统上固定一个7×7棋格靶标作为中介,将每次测量系统测得的物体三维点坐标转换到统一的全局坐标系下完成拼接。测量系统采用的是投影格雷码结构光加上双目视觉原理的方法获得物体三维点坐标,实验结果证明了该方法的可行性和有效性。     

基于改性型UDP和CIGI的光纤 光栅高速解调技术研究

为了实现光纤光栅传感的实时监测以及高速数据采集和准确分析,提出了一种基于改进型UDP和数据封装协议CIGI的光纤光栅解调系统方案。该系统网络传输层采用改进型UDP协议,通过单次传输N个数据包的改进型ACK应答机制,利用16位AD对256像素线阵光电阵列扫描的FBG反射谱光强数据进行采集,根据CIGI通用图像接口数据封装协议对光谱数据进行打包,通过千兆以太网接口实现解调仪与上位机的原始帧数据的通信,提高了传感数据的传输速率和可靠性。在LabVIEW环境中设计的交互界面上实现FBG反射谱的监控和传感数据的解调结果显示。通过准分布式多点FBG传感的实验数据采集测试及网络通信抓包数据结果表明,该传感监测系统能够有效利用以太网通信实现FBG光谱信息的实时传输,采样率可达到16 kHz,能够满足光纤光栅传感实时数据的高速采集和处理要求。     

线结构光点云粗拼接方法研究

针对点云拼接需借助点云信息几何特征的问题,基于结构光测量系统模型,提出一种通过提取图像站位信息的方法,解算两图像站位下点云信息的相对位置关系来完成点云的粗拼接。首先,介绍了结构光测量系统的模型,并采用平面靶标的方法对测量系统中的摄像机与激光器的光平面进行精确标定;然后,对光条信息的提取和无约束点云拼接算法进行了研究,通过对二维图像特征点的处理计算出测量系统不同站位下的坐标变换关系;实验结果表明,该方法可对物体表面信息进行有效测量,可将误差降至6.052 mm。为点云精拼接技术提供了支持,并为点云拼接技术在逆向工程检测、三维形貌恢复及目标识别等方面的应用提供了理论依据。     

基于80C196KC微控制器的SMT热风返修系统的软件实现

SMT热风返修系统是一种应用于SMD贴装生产线及维修工作站的专业工具,可以按照严格的工艺要求完成具有精细引脚的SMD的拆除和重新焊装.为保证拆装过程中不破坏SMD,必须依据特定的温度曲线控制被加热区域的温度变化.文中详细介绍了为满足系统的温度控制要求,在以80C196KC微控制器为核心的计算机系统中所采用的软件实现方法.由于采用了带有模糊控制逻辑的PID算法,同时根据196KC的硬件特点合理分配软件资源,最终实现的系统完全满足控制要求,即最高控制温度为400℃,升温速度达每秒3～5℃,控制精度为±3℃.     

基于化学腐蚀法制备的光纤微结构传感器

利用化学腐蚀法对单模光纤(HI-1060)进行端面微加工处理,制作了一种光纤干涉型传感器。将单模光纤一端放置于40%浓度氢氟酸溶液中腐蚀20 min,腐蚀凹槽深度为45μm,制得的传感器条纹对比度为6 d B,波长间隔14 nm。分别设计不同温度及不同折射率的酒精溶液对传感器的温度特性以及折射率特性进行分析研究。实验发现随着温度的增加传感器的谐振波长发生红移,温度灵敏度和线性度为15.3 pm/℃和0.996;随着酒精溶液折射率由1.341 7增加到1.348 3,传感器的谐振波长发生蓝移,折射率灵敏度和线性度为-1 185.7 nm/RIU和0.951。实验结果表明基于化学腐蚀法制作的光纤干涉型传感器对温度以及液体折射率变化均有较高的灵敏度,可用于温度和液体折射率传感测试。     

二维机器视觉测量中的图元识别

采用视觉测量方法对工件的各种断面尺寸参数进行测量时,需要在采集到的图像中找到被测量对象。文章给出了一种识别测量对象的图像匹配方法。该方法首先采用Canny方法从工件图像中提取出宽度为单像素的连续边缘图像,并根据工件的原理图纸生成待匹配的模板图像;对模板图像进行缩放和旋转,使之能在匹配率的约束下和边缘图像实现匹配;原理模板中包含图元的编码信息,据此可以在边缘图像中识别出工件的图元信息。实验结果表明,文中提出的方法能适用于一般工件的断面图元识别。     

Optical fiber sensor by cascading long period fiber grating with FBG for double parameters measurement

An optical fiber sensor for strain and temperature measurement based on long period fiber grating (LPFG) cascaded with fiber Bragg grating (FBG) structure has been proposed and realized both theoretically and experimentally. Theoretical analysis shows that two microstructures with similar sensitivities cannot be used for double parameters measurement. The LPFG is micromachined by the CO2 laser, and the FBG is micromachined by the excimer laser. For the validation and comparison, two FBGs and one LPFG are cascaded with three transmission valleys, namely FBG1 valley at 1 536.3 nm, LPFG valley at 1 551.2 nm, and FBG2 valley at 1 577.3 nm. The temperature and strain characteristics of the proposed sensor are measured at 45—70 °C and 250—500 με, respectively. The sensitivity matrix is determined by analyzing wavelength shifts and parameter response characterization of three different dips. The proposed optical fiber sensor based on LPFG cascaded with FBG structure can be efficiently used for double parameters measurement with promising application prospect and great research reference value.     

基于折反射星敏感器光学系统的光纤光栅温度传感器设计

为了实现太空环境下的卫星折反射星敏器光学系统中特殊结构部位的传感器的安装及温度监测,排除应变对传感器的影响,设计了一种适用于光纤光栅的环形特殊封装结构。并对传感器进行了温度标定、拉伸、温度重复性、振动及热真空实验。实验结果表明:这种封装形式的光纤光栅温度传感器线性度为0.998,温度灵敏度为8.5~8.7pm/℃,同一温度下,中心波长变化量在2pm以内,同时,该结构形变产生的应变对传感器中心波长没有影响;在振动及热真空环境下,传感器的性能不会受到影响。