摘要：在计算机视觉研究领域,采集到的图像通常由于被测物体局部高亮或局部镜面反射导致局部过饱和,从而影响测量系统的后续数据处理。针对此问题,根据反射式硅基液晶能够逐像素调节入射光的发射率的性质,采用高解析度硅基液晶(liquidcrystal on silicon,LCoS)和图像传感器(CCD或CMOS)相结合,设计了基于LCoS的图像亮度调节硬件系统。根据硅基液晶与图像传感器的光学性质,确立了摄像机模型像平面和LCoS掩膜平面之间的映射关系,提出了基于空间映射的像素对应算法,实验证明,该算法准确、可靠,可以实现图像亮度的像素级调整。

摘要：圆心定位精度是非接触式大尺寸内径自动测量系统的重要参数,高精度圆心定位是提高系统测量精度的关键。研制了具有高精度自动定心机构的大尺寸内径测量系统,利用双椎体主轴同步定心方法实现测量系统在被测轴孔内高精度自动定心,并通过调节定心支撑臂长度提高圆心定位精度。利用最小平方中值法剔除粗大误差,再利用最小二乘法拟合测量结果,提高了内径拟合精度。使用设计的大尺寸内径测量系统样机对内径直径582 mm的标准环规进行测量,并在大型工件加工现场进行了验证。实验结果表明,本系统的圆心定位精度可达0.012 8 mm,内径和圆度的测量精度可达0.001 mm,标准环规测量重复性稳定在0.006 mm以内,现场测量重复性稳定在0.007 mm以内,能够正确反映大尺寸轴孔的内径和圆度参数,满足测量要求。

摘要：针对光电跟踪系统存在的时变摩擦力、外界扰动等非线性因素引起控制精度降低的问题,本文提出一种积分反步自抗扰控制策略.首先建立了光电跟踪系统的非线性动力学模型,然后将系统中未建模部分与外界扰动定义为总和扰动并将其扩展为新的系统状态变量.同时考虑降低参数的整定难度,采用线性状态观测器实时估计光电跟踪系统的各阶状态与总和扰动.此外,采用反步设计法的思想,引入子系统与虚拟控制量的概念,提出一种将积分反步法与自抗扰控制器相结合的复合控制策略,进而提高系统的控制精度与动态响应速度.采用李雅普诺夫(Lyapunov)稳定性理论对积分反步自抗扰控制策略进行了证明.最后在光电平台上对所提出的控制策略进行了实验验证,并与典型自抗扰算法和反步法对比.实验结果表明:在阶跃实验中,该算法的动态响应速度为1.965 s,优于典型自抗扰算法的2.392 s;在混频正弦角度跟踪实验中,其跟踪误差的绝对值总和为典型自抗扰算法的35.9%,为反步法的19.2%,其跟踪误差的标准差为0.1236,明显小于典型自抗扰算法的0.2824与反步法的0.5366.该算法能有效地抑制时变摩擦及外界扰动,可以实现光电跟踪系统的高精度位置控制与快速动态响应.

摘要：钢球作为广泛应用的轴承组件,其表面质量直接影响轴承性能。在钢球表面缺陷自动检测中,钢球表面展开技术是核心,球表面能否充分展开直接决定了表面质量检测的准确性。目前发展的钢球表面展开技术仍存在机械结构复杂、展开不充分及随机性强的问题。基于计算机视觉技术研究了基于双图像传感器的球表面展开方法。首先,介绍基于双图像传感器的展开原理及装置。其次,建立数学分析模型,解算出完全展开整个球面所需要满足的参数条件;最后,设计实验完成全覆盖球表面的图像采集,验证理论模型结果。实验结果表明,在比例系数k为0.97,2个相机45°倾斜拍摄图像时至少需要拍摄4幅图像实现全覆盖展开,与理论模型分析结果一致。此方法在精确有效展开的同时,机械结构从复杂的二维运动简化为一维运动,提高了球表面展开的可靠性,具有广泛的应用前景。

摘要：为实现水下图像拼接实时性和鲁棒性的要求,提出一种基于SURF算法的水下图像配准方法.首先针对水下图像进行预处理;然后采用SURF算法获取参考图像和配准图像的特征点,采用kD树方法找出潜在的配准点对,再结合RANSAC和最小二乘法求出图像之间的映射关系,在取出外点的同时迭代计算出最终的精确解,并使用双线性插值方法对待配准图像进行重采样,得到配准后的图像;最后使用加权平均算法进行图像融合,完成水下图像拼接.实验结果显示,该方法明显地改善了水下图像质量;与基于SIFT算法的图像配准方法相比,两者准确度相当,但其特征点提取速度快10倍左右,总的配准速度快5倍左右,极大地提高了实时性,并具有相当的鲁棒性.

摘要：传统的单探头超声检测精度低、效率差,严重影响了管道环焊缝缺陷检测自动化程度的提高．为此将超声相控阵技术移植到管道环焊缝缺陷检测,设计了一套管道环焊缝缺陷检测系统,给出了检测系统的硬、软件设计．在硬件设计中,通过Matlab编程优化阵列换能器的参数,解决了一系列技术难点．试块和模拟管道的实验结果表明,该系统具有良好的超声发射与接收合成能力,而且对管道焊缝缺陷的检出率和缺陷定位均达到检测要求,同时也证明了阵列换能器参数优化设计方法的可行性．

摘要：结合不可压缩流体的纳维−斯托克斯方程和磁流体动力学基本方程,针对电流和电压控制模式下矩形截面环管内金属流体的哈脱曼流动问题建立完整的传递函数模型,深入分析流体中黏滞力项和边界层效应对动量轮输出性能的影响.通过有限元仿真软件COMSOL对流体运动特性和流场分布进行仿真验证,分析电流、磁场和流体特征参数对动量轮输出指标的影响.在电流控制模式下,动量轮的角动量输出标度因数约为9.68×10^(−5)N·m·s/A,可作为动量轮的设计与优化依据.

摘要：为了满足装备制造业现场超大尺寸测量的要求,研究基于激光扫描的多站网络式空间定位系统,重点研究其标定方法和算法。根据系统的测量原理,系统的几何结构特点,建立几何模型,提出借助辅助设备以及已知控制点的离线一体化标定方法,一次标定过程即可求出内外参数,直观验证了系统可行性。以此为基础,为提高精度,改善标定工作的适应性,研究并建立系统的解析模型,通过优化参数分类,将内参数加以巧妙调整,增加了初始旋转角参数在外参标定中求解;设计低精度辅助靶标,建立各站与靶标的粗略坐标系转换关系,从而实施简便有效的初值自估算方法,最终实现了基于平差的现场全局定向算法。试验证明:相比一体化方法,平差标定快速、实用,精度高。系统测量精度达到0.1 mm,可满足大多数工业及军工现场使用的要求。

摘要：介绍了一种基于旋转平面激光单站测角、多站交汇的坐标测量系统,并对其校准方法进行了优化。分析了系统的测角方式和多传感器交汇测量的特点,阐述了基于传统方法的单基站方位信息测量原理及系统结构,并提出了相应的单站结构参数和系统参数校准方法。针对转轴直线和光平面的特点,设计了配套附件并借助经纬仪标定了结构参数,同时通过接收器确定光平面初始位置来实现多站系统校准。为进一步完善校准技术,分析了影响校准精度的主要误差因素,基于此分别对结构参数标定方式和系统校准过程的控制加以改进,研究了一种系统一体化标定方法。实验显示,系统整体测量误差达到0.1mm,证明了提出的校准方法切实可行,提高了校准精度。

摘要：提出了基于浮动基准位置的参考测量方法,有望实现血糖浓度的在体相对测量。基于定态漫射方程在半无限介质中的解析解,分析了浮动基准位置满足的函数关系式;基于Monte Carlo模拟方法,考察了三层皮肤模型在1000～1400nm波段内浮动基准位置的分布情况,同时分析了吸收系数和散射系数、表皮层和真皮层厚度对浮动基准位置的影响;搭建了基于超辐射发光二极管光源的多环光纤束检测系统,初步验证了浮动基准位置在人体中的存在性。模拟结果表明,三层皮肤模型在1000～1400nm波段内存在浮动基准位置且具有波长特性,散射系数变化对基准位置的影响大于吸收系数,表皮层厚度差异的影响大于真皮层。三位志愿者的在体实验表明,人体手掌在1050、1219、1314nm处均存在浮动基准位置,位于径向检测距离1.25～1.75mm之间,实验结果小于模拟结果,最大偏差达0.75mm。该结果对指导浮动基准测量光纤探头的设计具有一定参考价值。