利用光纤曲率传感器重建三维曲面结构

作     者：狄海廷 付宜利 DI Hai-ting;FU Yi-li

作者机构：东北林业大学工程技术学院黑龙江哈尔滨150040 哈尔滨工业大学机器人技术与系统国家重点实验室黑龙江哈尔滨150001 

基　　金：东北林业大学青年科研基金资助项目(No.09004) 哈尔滨工业大学跨学科交叉性研究基金资助项目(HIT.MD2003.11) 中央高校基本科研业务费专项基金资助项目(No.DL09BB02) 

出 版 物：《光学精密工程》 (Optics and Precision Engineering)

年 卷 期：2010年第18卷第5期

页      码：1092-1098页

摘      要：为了实现对弯曲结构的三维空间数据的测量与重建,建立了光纤曲率传感器的准分布式测量系统。对该系统中传感器的布置方式、空间弯曲曲率和扭转角的测量及三维结构重建方法进行了研究。首先,将光纤曲率传感器绕成环形,布置在柔性基底的两个对称表面,组成准分布式测量系统。根据线性叠加原理,同时测量出结构的弯曲和扭转变形。使用光纤曲率传感器提供的弯曲和扭转信息,采用微分几何的方法,建立由曲线切线和曲率确定的运动坐标系,在运动坐标系中根据空间结构的扭转角确定密切平面。然后,在密切平面中进行曲线的弯曲计算和运动坐标系的变换分析,并进行拟合过程的公式推导。最后,对该方法进行了试算验证,并利用准分布式测量系统对两支点间距为500 mm的简支梁进行了结构重建。结果显示,在相邻两检测点进行20点插值时,简支梁曲线的最大偏差为1.1 mm,表明设计的系统和重建方法能够较高精度地实现曲面结构的三维重建。

主 题 词：光纤曲率传感器 曲率测量 曲线拟合 结构重建 准分布式测量系统 

学科分类：13[艺术学] 0808[工学-自动化类] 0809[工学-计算机类] 07[理学] 08[工学] 1305[艺术学-设计学类] 070207[070207] 081104[081104] 0804[工学-材料学] 0805[工学-能源动力学] 081101[081101] 0811[工学-水利类] 0702[理学-物理学类] 

核心收录：

D　O　I：10.3788/OPE.20101805.1092

馆 藏 号：203856717...