从栅线投影中自动提取物体表面三维形状信息的计算机处理方法

规则的一组栅线在物体表面的投影将发生畸变,这畸变的栅线投影图象中包含着被测物体表面深度的信息。结合计算机图象处理技术,本文提出了运用于该测量原理中的系统自我标定方法,使测量系统自动适应不同的量程、精度及不同的测量环境的三维形状自动测量。文中论述了该测量方法的计算机图象处理过程,给出了测量实例,并提出了进一步设想。     

新型陀螺仪转子表面的测量及对陀螺性能的影响

提出了一种新的陀螺转子表面测量技术，它采用光强调制式的单光纤传感器作为测量元件。系统测试(0～100μ)结果显示：相应的灵敏度为2．5mV／μm，精度等级优于1％，重复性优于0．5％。设计了一种适用于陀螺转子表面测量的系统，其测量精度达到0．005μm。以直径38mm的实心陀螺转子球为例介绍了整个系统的组成及其工作过程，给出了两种转子表面图形绘制法(墨克脱投影法和三维表面重现法)和该陀螺转子的三维表面测量图；最后分析了图形的存在引起的转子表面不规则对陀螺性能的负影响，这些参数可以用来预测陀螺漂移性能。陀螺；转子表面测量；光纤传感器；二维旋转台；表面图的绘制     

速率方位惯性平台/GPS/计程仪组合导航系统仿真研究

根据科学发展和高精度导航的要求，提出了一个由GPS接收机、速率方位惯性平台和重力敏感器构成的精确重力测量组合导航系统，给出了该组合系统在速率方位地平坐标系下的误差方程和Kalman滤波方法以及计算机仿真结果。数字仿真表明：由中等精度的陀螺仪和加速度计以及GPS组成的组合导航系统平台水平误差角小，定位精度高，能够满足重力测量和导航要求。     

回转体三维扫描形貌测量及其应用

本文提出一种测量三维形貌的扫描系统,该系统可被用于测量回转体的三维形貌。激光光刀被投射在被测物体表面,由于被测物体表面的形貌而改变了光刀的弯曲方式,摄像机将变形后的图像采集到计算机中。当被测物体放置在转台上旋转一周时,相应的一系列光刀变形的图片被采集到计算机中,这一系列图片包含了物体表面形貌的全部信息。通过连续扫描采集系列图片并计算,最终可以获得整个被测物体的三维形貌。当被测物体直径在一百毫米左右尺寸范围内的测量灵敏度可到0.01mm,其它尺寸范围要更换成像系统,才能达到相应的灵敏度。本文给出了两个较为复杂模型的三维形貌测量结果。该结果表明,本系统在对回转体表面形貌的测量方面具有一定的技术难度和广泛的工程需求,本文的研究具有重要的参考价值。     

6000K氙弧灯光谱辐照度量值传递研究

介绍了光谱辐照度的用处及其量值传递的方法原理，采用硅光二极管作为光谱辐照度标准的原因，并给出了所用硅光二极管和放大器以及数字电压表构成的光谱辐照度量值传递系统的测试结果，结果表明，这套系统在测量的不稳定度，工作稳定性，测量的重复性等方面均忆达到一级标准的要求。     

液层厚度对浮力-热毛细对流面型的影响

将Michelson光学干涉测量系统与图像处理技术相结合，发展形成一种实时诊断热毛细对流和浮力对流流体表面形貌的实验测量系统. 采用光学干涉测量方法研究了两端带有温差的矩形池内薄层流体的对流、表面变形、以及表面波的基本问题. 应用Fourier变换方法对实验结果进行计算和分析，得到了流体表面变形和表面波的定量的实验结果. 实验结果表明了在浮力-热毛细对流的发展过程中，首先出现流体的表面变形，之后在该变形的基础上，叠加了一个表面波的信息，该表面变形和表面波与流体的温度梯度、表面张力、以及浮力有直接的关系；表面波隐藏在表面变形内.     

一种高灵敏度形状检测新技术

应用光的干涉和衍射理论，系统地阐述了一种高灵敏度形状检测技术的基本原理，并提出了一个新的测试方法，可以消除坐标影响项，从而得到纯等高线条纹图。文中应用该技术，实际测量了带有几种压痕的平板表面的深度分布，分析了测量灵敏度和精度，给出了部分实验结果。     

动静态应变测量的采集系统

本文阐述了动态应变测量用数据采集系统的构成和仪器与计算机连接的问题。给出了编制程序的方法。实验结果表明此系统是令人满意的。     

旋转式重力梯度测量系统试验及数据处理

旋转式重力梯度测量系统采用旋转调制方式求取重力梯度信息。首先,从旋转加速度计的基本原理出发,给出了重力梯度测量系统的主要工作模式;其次,构建了旋转加速度计重力梯度测量系统组成和主要功能模块,提出了采用引力产生装置开展实验室引力梯度测量的试验方案;最后,给出了旋转加速度计重力梯度测量系统的静态梯度试验验证基本条件、试验设备,并开展了重力梯度测量试验。试验结果表明,旋转式重力梯度测量系统在实验室条件下完成引力梯度试验,该系统可以检测优于200 Eu(1 Eu=10~(-9)/s~2)的引力梯度,该系统开展的试验验证为动态重力梯度仪的研制奠定了基础。     

低速风洞微机控制闭环调速

本文提出一种用于调节低速风洞流速的测量及控制系统。该系统以微计算机为核心,不断采集风洞实验段的流速数据,并根据测量结果与指定值的比较去调节和控制风洞的电机转速,使风洞能准确地按指定风速运行或按予定的程序升速或降速,实现了低速风洞的闭环自动调速。本文给出了该系统的构成原理和性能实验结果。测试结果表明,本系统的超调量小于5％,稳态误差小于0.3％,调节时间小于50秒。     

Circumferential strain measurement for a concrete cylinder in uniaxial compression by a fiber optic sensor

This paper deals with circumferential strain measurement for concrete in uniaxial compression by using a fiber optic sensing system. A fiber optic sensing system was employed to measure the elongation of the optical fiber for a cylindrical concrete specimen in uniaxial compression by using white light interferometry. A theoretical model describing the relationship between the elongation of the fiber glass and the circumferential strain of cylindrical concrete specimen in uniaxial compression is proposed. Some tests were performed to verify the measurement method. The results indicate that the proposed method is valid.     

一种新型的光纤陀螺仪信号采集方法

针对惯性导航系统中，光纤陀螺的动态测量范围宽、精度高、实时性强的要求，设计了一种新型的数据采集方法，该方法具有精度高、量程宽、速度快的优点。通过与惯性导航系统中光纤陀螺的几种常用的数据采集方法进行分析比较，介绍了各自的优缺点，并着重介绍了这种方法的电路实现。     

大视场双目投影条纹方法中的相机参数标定与优化研究

投影条纹法具有高精度、高分辨的特点,且实验设备简单,对实验环境要求低,适宜于不同尺度的三维形貌测量。双目投影条纹法通常采用有标准参照物的相机标定方法获取相机参数,以实现物体表面三维形貌重建。然而,在大型结构的三维形貌测量中参照物的相对尺度较小,传统的基于重投影的相机标定方法在特征检测中引入的误差会被放大,从而影响三维表面形貌测量的稳定性和准确性。本文结合双目投影条纹成像原理,提出了一种适用于大面积形貌测量的投影条纹系统标定方法。该方法利用投影条纹控制点以及对极几何约束对张氏标定法结果进行优化,从而可以在大视场标定中保持较高的精度。实验表明,在标定板与测量物大小相当时,本文提出的标定方法与传统标定方法的测量结果基本一致;当标定板远小于待测物时,本文方法的测量精度和稳定性明显优于传统方法。     

基于任意系统位置关系的投影云纹形貌测量技术研究

提出了一套完整的基于投影云纹系统的物体表面形貌测量方法,包括理论公式推导、系统线性近似误差分析、全场灵敏度系数标定方法、实际物体的实验测量结果。所提出的方法既不需要特定的系统硬件位置关系设置,也无需人为确定系统的几何参数。该方法在允许测量系统组件任意放置的情况下仍然能够获得很高的分辨率和精度,其有效性及正确性通过真实物体的实验得到证实。     

一种游移方位惯导系统的误差估计

本文介绍游移方位惯导系统精度分析的一种研究方法及处理结果。在建立系统误差模型的基础上，通过卡尔曼滤波器，对静态测试数据进行处理与滤波，由可观测的系统参数估计出系统的主要误差源特性。     

Temperature and velocity flow fields measurements using ultrasonic computer tomography

This paper presents a measurement method to determine the velocity flow field and the temperature in a cross-section of an aerosol chamber by means of the ultrasonic computer tomography. The required high measurement resolution of the propagation time of the ultrasonic impulse through the medium is obtained by a special signal processing technique. Since the propagation direction of a sonic wave in a non-stationary medium is not straight-lined, a ray linking procedure was developed that traces the rays. The combination of the precise propagation time measurement, the ray linking method and a vector algebraic reconstruction technique leads to a␣computer tomographic measurement system for the determination of the temperature distribution and the velocity flow field in a cross-section. Received on 9 June 1997     

一种改进的冲量测试装置及其数据处理方法

对摆锤式片炸药比冲量测试装置及其数据处理方法进行了改进。首先,在对机械结构进行了改进设计的基础上,利用光栅测试系统测量摆动角度,并解决了测试时波形失真的问题,提高了装置的精密性和稳定性。然后,采用该装置研究了阻尼随摆动幅度的变化规律,并用实测数据进行了验证;提出了片炸药比冲量测试时的最大摆角修正方法,并进行了试验对比研究。结果表明:改进后的装置及其数据处理方法能够更加准确地测量片炸药的比冲量。     

数字图像相关方法若干关键问题研究进展

本文报道了作者及其所在课题组近期在数字图像相关(DIC)测量方法上取得的重要研究进展。主要包括:(1)通过对DIC方法中反向组合高斯-牛顿算法的理论误差分析,提出了新的理论误差公式,进一步证明了反向组合高斯-牛顿算法在提高计算速度和测量精度方面的综合优势;(2)采用提出的理论误差公式,发展了数字散斑场的优化及制作方法,保证了测量结果的一致性和正确性;(3)基于相机阵列和图像拼接技术,发展了超分辨率数字图像相关方法,大大提高了DIC测量方法的应变测量分辨率;(4)提出了大视场条件下的三维系统标定方法,实现了三维测量系统的外参实时标定和多相机测量系统中相机位姿的自动矫正;(5)研制了便携式原位三维测量仪和多尺度DIC测量系统,实现了三维实时数字图像相关测量,进一步满足了DIC方法在工业在线检测和医学领域中的应用需求。     

塔宝剪切干涉法的新发展——获应力和与应力和梯度条纹

本文提出了塔宝剪切干涉法测量应力和与应力和梯度的新方法,导出了光路的数学公式,并通过对径受压圆盘的实验与计算,证实了实验结果与理论值符合良好.     

Vibrometer Steering System for Dynamic In-flight Tracking and Measurement

A noncontact measurement system is developed for measuring lightweight flexible structures in motion by steering a vibrometer beam to a point on the structure located by videogrammetry. Triangulation of video data, videogrammetry, can capture large scale motion in near real-time, but has limited data collection rates and spatial resolution. Laser vibrometry can capture minute structural vibrations but requires precise alignment. This paper presents a method to register a vibrometry system within a videogrammetry system so that the vibrometer can be steered to sub-degree accuracy. Because videogrammetry is data intensive, there is some processing delay resulting in tracking error. By using a Kalman filter, dynamic tracking error can be reduced by half. Vibration results compared to baseline cases show no impairment to natural frequency measurement. The dynamic in-flight tracking and measurement system will allow testing of more sensitive structures such as flexible wing air vehicles or deployable space structures.