摘要：[目的]为获取地面不平度数据用来研究耕作地面的土壤风蚀情况、含水量情况、土壤与轮胎耦合情况,设计了一种非接触式测量仪器。[方法]仪器主要由运动测试台架、数据采集、虚拟控制3部分组成。采用基于激光三角测距原理的传感器进行距离测量,利用采集设备将数据传送至上位机显示、储存和处理。基于Lab VIEW软件创建虚拟操作平台,控制带有测量设备的运动测试台完成扫描定位,测量时根据不同要求改变1~100 mm不等的采样间隔。对测试仪进行了精度检验试验。[结果]试验结果表明：地面不平度仪的测试精度在±2 mm的精度范围内,试验测量数据均方根误差为0.16 mm,地面不平度仪能够准确测量不平度数据。对于测试得到的数据进行零均值化预处理,减小了测量不利因素带来的影响。[结论]非接触式地面不平度仪能够精确测量地面不平度数据,实现自动化测量,为进一步的理论研究提供测量基础。

摘要：为了提高激光三角测距精度、优化传感器设计过程中的光学参量,采用数学建模和计算机辅助分析的方法,解析了激光三角测距传感器中的关键参量与测量系统各指标的关系,并采用一种基于粒子群算法的参量优化方法,得到符合系统优化要求的光学参量,进行了理论分析和验证。结果表明,在进行参量设计时,各参量相互牵制;确定了粒子群搜索空间和约束;在灵敏度Smin达到2.2386mm时,系统分辨力可达到2.8μm,且其它各参量取值符合系统要求,同时优化效率大大提高。该优化方法算法简单、操作方便。

摘要：高铁轮对轮廓表面磨损的精密测量对于高铁稳定安全运行具有重要的研究意义.基于此,研制了一种基于激光三角测量原理的嵌入式高铁轮对表面磨损测量装置.以低功耗STM32F103单片机为主控制器,采用TCD1500C作为位移感光元件,软件模拟了CCD驱动时序,并利用主控制器内部模数转换器将CCD放大后的电压信号转换为数字信号,对数字信号进行FIR滤波和二值化处理,再由三角测距原理拟合得到轮对尺寸参数.同时,利用蓝牙通信接口将测量数据传输至上位机虚拟仪器面板中,在PC端进行可视化显示和结果分析.结合实际测量和安装尺寸,在ZEMAX中模拟和优化了Ernostar透镜组,以消除由于焦距变化引起的像差.采用线性拟合对模拟轮对测量进行了校准,并使用校准后的装置对模拟磨损轮对进行在线测量.实验结果表明,该实验装置最大可测量磨损程度可达32 mm,测量精度达21.28μm,测量分辨率为6μm,满足轮对表面磨损精度测量需求.