摘要：设计并搭建了半球空间内收发同轴的目标表面后向散射特性测量系统,以1 550 nm线偏振、窄线宽激光为光源,在0°~±60°入射角度范围内,通过对具有不同表面微观形貌（研磨、立铣和平铣加工表面）的典型粗糙度比较样块进行后向散射特性的测量,探讨了入射光偏振方向、入射方位角、入射角和表面微观形貌的变化对后向散射特性的影响,分析了这些影响产生的原因,并分析了后向散射场偏振特性的变化。结果表明这些影响因子均对表面后向散射特性产生规律性影响,既有共性规律,也有个性规律.其中,表面微观形貌又决定着入射方位角、入射角等变量变化时对后向散射场能量分布及偏振性质的改变所产生的影响。这一结果为无合作目标测量领域及其他表面测量特性研究领域提供参考及应用价值。

摘要：针对工作空间测量定位系统(w MPS)存在交会误差,且在复杂测量现场中存在空间遮挡问题,文中在研究周向接收器测量原理的基础上设计了一种全新的周向接收器。该接收器在一个平面内固定了6个光电接收单元,通过标定6个单元的位置关系使其成为一个整体,进而实现测量功能。以两台发射站为基础,详细阐述了该周向接收器标定方法,并依托天津大学研发的w MPS实验平台对该方法进行了实验验证。实验结果显示:周向接收器的测量重复性在0.2 mm以内,测量精度在0.3 mm以内,该方法在解决系统在复杂测量现场中的空间遮挡问题的同时,从原理上消除了交会误差对测量结果的影响。

摘要：针对多线阵CCD相机应用于航空、航天等大型装备测量过程中普遍存在的视场遮挡问题,提出一种基于正交柱面成像的单目坐标测量方法。该方法由一个正交柱面成像相机和一个光立体靶组成,应用空间后方交会原理,无需多相机交会即可完成测量。分析了正交柱面相机的测量原理和内参校准过程,设计了光立体靶的结构参数和标定方法。重点研究了正交柱面相机与光立体靶之间的配合测量过程,并推导了坐标解算的数学模型。最后在测量场距离相机3 m的1 000 mm×1 000 mm×1 000 mm空间内,在水平与竖直方向的距离测量精度优于0.4 mm,深度方向的距离测量精度优于0.7 mm,三维坐标测量误差小于0.5 mm。实验验证结果表明:该方法有效,可被灵活应用,具有良好的测量精度。

摘要：对模糊算法的基本概念和变论域的模糊控制原理做了简单说明;在温度继电器温度特性自动检测的实验中,运用了变论域的模糊控制算法.针对非理想的温度控制系统模型,引入了环境温度和控温点两个干扰量,并提出了模糊判决规则的二维查找方法,在实践中收到了较为良好的效果,使控温箱中温度缓慢、稳定地升高或降低,满足了温度继电器检测系统的设计要求,提高了纯滞后控制系统的控制精度和鲁棒性.实验中采用了分段式最小二乘法误差校准,有效地提高了系统的检测精度.

摘要：设计了紫外—热湿法烟气连续监测系统,提出了紫外光谱的一维离散小波分解算法。将算法和系统结合,减小由于氨法脱硫工艺造成的二氧化硫浓度测量误差。为验证该测量系统准确性,进行了标准气浓度测量实验。结果显示,该系统二氧化硫气体浓度测量的满量程误差小于±2%FS。将氨气、二氧化硫标准气进行伴热、加湿并混合,模拟氨法脱硫环境,进而验证该系统和算法的抗干扰能力。结果显示,该系统能够在氨气和水汽的干扰下,准确测出二氧化硫气体浓度。同时,研究提出的光谱算法能够测量出脱硫逸出的氨气浓度,从而指导电厂进行科学脱硫减排。

摘要：建立了成像前光学调制系统,利用移相莫尔条纹的产生原理,实现了调制臂子系统的匹配和校准;研究了调制臂子系统的标定方法,以建数字微镜器件(DMD)的寻址坐标和电荷耦合器件(CCD)图像平面坐标之间的对应关系;提出了基于成像前光学调制系统的Sobel边缘检测方法,避免了冗繁的软件卷积运算;最后,针对三维形貌测量中用到的回光标记点进行Sobel边缘检测实验。实验结果表明:基于成像前光学调制系统的Sobel边缘检测方法,将原本17 N次的软件加法运算减少为3 N次,原本20 N次的软件乘法运算减少到2 N次,有效地提高了处理器的运算效率。

摘要：利用手持式激光测距仪和二轴转台,设计了一种经济型大尺寸激光三维自动测量系统,用于船舶等大型工件的现场测量。介绍了系统的测量原理和主要组成部分,系统无需合作目标,在计算机的控制下自动对目标进行测量来获得相对系统的三维坐标数据。分析了系统的主要误差对测量结果的影响,完成了主要误差的提取实验。最后,利用激光跟踪仪对系统测试水平两点间的距离的测量精度进行了评定,并对船分段模型进行了测量实验。实验表明,该系统对水平放置物体的两点间距离的测量精度达到了1.73mm,对船分段模型的平行平面之间的距离测量精度达到了1.5mm。由于系统构成简单,硬件成本较低,测量精度较高,测量速度大约为1point/s,非常适用于船分段的测量。

摘要：为了对缺陷进行更加全面的判断,设计了一种新型三维缺陷检测方法,只需要根据单幅实时测量的工件图像,就可获得0°～180°范围内工件形貌的三维数据,进而对缺陷的平面及深度尺寸进行全面判断.其核心技术是根据单幅测量图像中留下的三维线索-灰度信息,进行亮度分析和转换,利用倾角和偏角计算物体深度信息.在工业现场磁性材料缺陷检测中,该方法在X和Y方向的分辨力达到0.1 mm,Z方向的分辨力达到0.007 mm.实验证明所使用的三维缺陷检测方法,工作方式简单,硬件成本低,处理速度快,精度高,适宜在工业现场应用.

摘要：研究了机器人各轴运动角度误差的测量与控制补偿技术.讨论了各因素对运动角度误差影响的显著性,独立分析了电机运动控制误差和关节连杆变形误差模型.设计了双轴正交惯性测量方案,通过预先测量机器人各轴运动范围回转角度误差,得到机器人运动空间几何误差分布,基于多元统计学分析确立了不同因素对运动角度误差的影响系数,基于正交多项式拟合建立了各轴定位误差分布模型,在机器人运行前利用该模型计算误差补偿量,控制机器人进行定位补偿.同时,对所提出的机器人各轴运动误差分布规律和正交多项式拟合方法进行了分析,并使用激光跟踪仪测量验证了机器人末端定位精度的补偿效果.研究结果表明,通过对机器人自身性能的研究和补偿可以提高机器人控制精度.

摘要：机器人柔性坐标测量系统能够实现大型工件尺寸在线快速测量,是自动化生产线的关键质量监控设备。现场校准技术是柔性坐标测量系统的关键技术之一,校准精度直接影响系统测量精度。现场精确建立机器人末端工具坐标系与视觉传感器坐标系形成的手眼关系、机器人运动学模型参数以及机器人基坐标系是现场校准的主要内容。通过设计中间靶标,利用激光跟踪仪直接测量的方法建立手眼关系,其转换精度不受机器人运动学误差影响;设立校准球体,实现基于距离不变模型的连杆参数现场快速校准;根据机器人正向运动学模型和激光跟踪仪的测量,利用基于奇异值分解的配准方法求解转换矩阵,高精度地建立机器人基坐标系。经过激光跟踪仪一次校准后,测量系统可利用基准球体实现机器人快速在线校准,减小模型参数变化对测量系统精度的影响。试验证明,校准后的测量系统整体误差低于0.2mm。