用低精度CCD获得高精度测量方法的研究

为了大幅提高线阵CCD的测量精度,提出了一种全新的CCD使用方法。该方法是将N个像元间距为H的线阵CCD器件许排组合住一起,并沿像元线性分布方向以距离为H/N依次均匀错开排列。多个线阵CCD的感光电信号经多通道模一数同步采集,保存到存储器中指定位置。然后,通过对所有CCD测量数据的分析计算来获得精确的测量值。分别采用单CCD和双CCD错排对长为30mm,直径为5．000mm、8．000mm、12．000mm的三个标准杆件的直径进行了测量。结果表明,蚁CCD错排可获得两倍于单CCD的测量精度。该方法可从理论上彻底打破CCD像元问距的限制,并使线阵CCD的测量精度大幅度地提高。     

基于分层光学扫描的三维数字化测量技术

采用切削分层光扫描测量与计算机数据信息合成相结合的方法，有效地解决了具有复杂内外腔结构零件的三维数字化测量。该方法比传统三维测量速度快、自动化程度高，能同时准确测量零件内外腔表面，零件边缘测量误差可控制在CCD两个像素内。利用获取的铝合金精密小箱体三维数据，在计算机上重构了零件的三维模型，并用RP技术制造出了零件物理原形。     

基于双CCD的大型轴类零件直径非接触检测方法研究

针对重型机械工业生产中对大型轴类零件外径测量的需求,基于双CCD传感器测量原理研究了一种新型高效率、高精度的轴径检测方法。介绍了CCD测径系统的检测原理,针对单一CCD传感器测量范围小的缺点,提出了双CCD传感器组合测量大型轴类零件直径(Φ150mm~Φ300mm)的方法,并对影响精度的主要误差来源进行了分析。为了验证该方法的有效性,通过对7种不同直径的标准轴件进行测量,实验表明,测量精度小于±3μm,满足大型轴类零件外径测量的要求。     

线阵CCD立靶系统全视场测量误差分析

基于线阵CCD交汇立靶测量系统空间坐标新误差分析模型,用matlab分析了在图像判读精度为±0.5像素的情况下测量系统整个靶面误差情况。在理论分析基础上,用两相机间距为1664mm的线阵CCD正交交汇立靶测量系统对垂直靶面入射的小钢珠进行了空间坐标测量实验。实验结果表明,在线阵CCD有效靶面内,水平方向误差约为0.5mm,垂直方向误差约为0.8mm;与理论分析结果水平方向误差不超过0.5mm,垂直方向误差不超过1.1mm一致。     

探测器像素尺寸对PMP测量精度的影响研究

以阶跃型反射率分布为例，分析了像素尺寸对相位测量轮廓术（PMP）测量精度的影响情况。仿真结果表明相位测量误差大小随感光单元覆盖的相位范围增加而增加，即采用高分辨率探测器可以得到高的测量精度；相位测量误差大小与阶跃在感光单元上的位置有关，存在导致最大误差的位置，并且该位置与阶跃相对幅值有关；相位测量误差大小随阶跃相对幅值增大而增大，偏向反射率高的方向。研究结果为PMP测量系统设计中图像探测器选择、测量精度评价提供了依据。     

基于线阵CCD像素数提取的高速运动目标形变测量方法研究

针对传统光学成像测量方法对高速运动目标成像帧频低、像质模糊,难以满足对目标形变高精度测量的缺点,提出一种基于线阵CCD像素数提取的高速运动目标形变测量方法。该方法利用线阵CCD高分辨率、高帧频等优势,通过提取线阵CCD输出目标强度——像素曲线斜率变化率最大点来获取目标所占像素数N的像素数提取方法,同时采用DMD模拟高速运动目标形变过程,配合基于线阵CCD像素数提取的高速运动目标形变测量方法进行形变测量实验验证。实验结果显示采用该方法对V=450 km/h的高速运动目标进行形变量测量时,可以满足目标形变测量偏差小于0.3 mm,标准差小于0.5 mm,相对误差最低0.01%。实现了高速运动目标形变量的准确测量,为高速磨损测试、高温形变测试、高压形态测试等奠定了基础。     

动态光散射图像法测量纳米颗粒粒度研究

提出了一种基于动态光散射原理的图像法测量纳米颗粒粒径的新方法,采用面阵CCD数以万计的像素同时并行测量处于布朗运动的纳米颗粒空间分布的动态散射光信号,对测得的信号进行数据处理,得到了纳米颗粒粒径。对27、79、482、948nm 4种不同粒径的纳米标准颗粒进行了实验研究,针对面阵CCD拍摄帧率远低于光电倍增管测量频率的特点,采用质量分数为55%高粘度甘油水溶液作为分散介质,在CCD拍摄帧率为8290frame/s时,27nm颗粒的测量误差从以水为分散介质时的15.1%降至1.9%。与目前动态光散射纳米颗粒测量方法相比,该方法大幅度减少了测量时间,仅为现有方法的1%以下,并可大幅度简化测量装置。     

基于小尺度测量的双目立体视觉系统误差分析（英文）

将小型双目立体视觉系统应用于小尺度测量,分析了CCD像素的不连续性对测量准确度的影响,探讨了系统结构参量基线距、焦距以及物距与测量误差之间的关系.当考虑像素不连续性时,视差值与测量距离之间呈阶梯状曲线关系,测量误差随基线距以及焦距的增大而减小,随物距的增大而增大.此外在实际测量中系统测量准确度达98.89%.该研究可为双目立体视觉小型系统的设计及搭建提供参考和指导.     

光斑强度对光电位敏探测器测量准确度的影响

根据位敏探测器的理想定位模型及其信号处理方式,建立了位敏探测器位移测量误差的数学模型,以获得高准确度的位移测量.所建模型显示系统的测量误差随光斑强度增大而减小,随电噪音增大而增大.为了验证理论模型的正确性,以单颗红外发光二级管作为靶标光源,用枕型位敏探测器及其测试电路板在暗室中搭建了实验系统,分别在9组不同光斑强度下对21个位置点进行位移测量实验,相邻两位置点的间距为0.3mm.使用MATLAB的CFTOOL工具对每组测得位移值进行拟合,以均方根误差作为准确度的评价指标,结果表明:位移实验的准确度值与模型计算的准确度值基本符合,准确度随光斑强度变化的趋势完全一致.     

基于三线结构光的大型圆柱工件直径测量系统

针对工业上一些无法正对待测端面安装相机的直径测量场景,设计了一种由3个激光投线器、1个成像透镜及1个面阵CMOS相机组成的圆柱工件直径测量系统,放置于地面上倾斜投影并成像。搭建了测量系统,从图像中获得亚像素端点坐标,代入标定方程解算世界坐标,并通过几何模型计算待测直径。实验结果表明,该系统能在设计待测值附近准确测量工件的端面直径,测量精度在±0.1 mm以内,满足工业测量高精度要求。     

基于线阵CCD空间滤波效应的航空相机像移速度测量方法

基于空间滤波测速原理,提出了利用线阵CCD空间滤波效应进行航空相机像移速度测量的新方法。对线阵CCD输出图像进行隔行采样,模拟了多狭缝的空间滤波特性,实现了对航空相机像移速度的光学非接触测量。通过研究空间滤波器的功率谱密度函数,对影响线阵CCD空间滤波特性的关键因素进行了特性分析,并在实验上验证了利用线阵CCD推扫图像模拟多狭缝空间滤波器测量像移速度的可行性。结果表明,对于5～53.2 mm/s范围内的像移速度,测量误差导致的像移量误差不大于1/3 pixel,能够满足航空相机像移补偿精度的要求。     

CCD成像在线测量玻璃棒直径的方法研究

近年来,CCD成像在线测量技术得到广泛的应用.提出了一种可应用于玻璃棒直径在线测量的图像测量方法.该方法利用CCD成像技术实时动态获得玻璃棒的在线图像;根据玻璃棒图像的特点,使用图像处理技术提取玻璃棒的轮廓边缘信息;并使用亚像素边缘检测技术精确确定玻璃棒的边缘位置.最后采用直线拟合的方法动态实时获得所测玻璃棒的直径.其方法代替了传统的手工测量,而且易于机器自动反馈控制玻璃棒的直径变化.实验表明此方法达到了理想的测量结果.     

齿形链板的图像测量

针对齿形链链板的几何参数及圆度提出了一种基于CCD图像的测量方法。在一个系统中实现了尺寸和形状的非接触测量。首先对CCD采集的齿形链链板进行降噪处理,然后用二值化方法分割图像,最后提取图像边缘。在测量尺寸时,使用自编程序计算测量链板的孔径、两直边的夹角、节距,并用最小二乘圆法对圆度误差进行了评定。节距、两直边夹角和圆度误差分别为0.007mm,0.473°和8.4μm,分析了测量误差的原因。实验表明,用该方法对齿形链链板的几何尺寸测量和圆度误差评定是可行的。     

基于CCD的石英玻璃管壁厚在线检测系统研究

提出了一种用于石英玻璃管壁厚非接触测量的光电检测技术,研制了石英玻璃管壁厚在线检测系统。在确定检测总体方案的基础上,进行了石英玻璃管厚度检测原理、发射光学系统、CCD器件选择和数据处理系统的研究。根据几何光学中反射与折射定律,利用三角关系建立了石英玻璃管壁厚和光束宽度之间的关系。对实验结果进行了误差分析,验证了方案的可行性,系统测量精度优于±0．01mm。系统调试和实际测量结果表明,研制的系统满足在线非接触测量要求。     

基于图像处理技术的钢管内直径及内表面检测

提出一种新的检测钢管内表面质量和内直径的方法。该方法采用高分辨率面阵CCD成像，通过图像采集卡采集图像，送到计算机中，再通过自己开发的软件进行图像处理，可以有效地检测钢管内表面的各种缺陷及钢管内直径。采用像素细分技术，测量精度可达0．05mm。     

高精度数字图像相关测量系统及其技术研究

研制双CCD长距显微数字图像相关测量系统,它融合光电子、数字图像相关方法和散斑技术于一体,具有非接触式、高精度、宽量程、准实时、测试方法简便等优点,它可用于材料力学性能(特别是柔性高分子材料力学性能)测量、低膨胀系数新型材料线胀系数等的测量。若将其用于应变测量,灵敏度优于1με,而传统数字图像相关方法测量应变的理论灵敏度为20με。利用列阵光学元件解决了0.05 mm高衬比度微小标记的方便设置;提出消除了数字图像灰度噪声的时间平均法,使相关测量精度稳定地达到0.01 pixel。还给出金属材料拉应变的测量结果,实验结果与经典理论值相当接近。此外,还阐述数字图像相关测量技术是一种超光学系统衍射极限分辨力的测量技术。     

基于空间二进制编码的3 D形貌测量方法

介绍了一种基于空间二进制编码的非接触３ Ｄ 形貌测量方法。它用一台ＬＣＤ 投影仪对被测物体表面进行空间编码,再用一台ＣＣＤ 摄像机获取物体编码信息,最后用三角法原理从摄像机图像中获取三维形貌数据。提出了基于三角法的空间二进制码的重要特性,描述了高效编码的构造方法。用这个构造方法构造出一个完全数字化的７ 位字长的二进制编码。基于这种编码的３ Ｄ 形貌测量方法在被测物体表面非常不连续和非构造的环境下取得了良好的测量结果。