用矩形栅自动相移法测量三维物体形状

本文介绍了一种自动测量物体三维形状的新方法。该方法将矩形栅投影于三维物体表面，利用图像处理系统自动产生云纹和自动实现云纹相移，实现了三维物体形成恢复。本文通过实验验证了该方法的正确性下处理精度。方法容易实现，能较好消除多种系统误差，抗干扰能力强，精度和自动化程度高。     

双频投影栅线法测量三维物体形状算法的讨论

本文对用双频投影栅线法测量物体表面三维形状的现有计算方法作了比较，并进行数值模拟计算，给出比较结果，指出各方法的优劣。     

偏振相移干涉棚投影技术及其应用

本文提出偏振相移干涉栅投影技术并成功地用于三维物面形状和大变形物体的位移测量，得到较为满意的实验结果。     

偏振相移干涉栅投影技术及其应用

本文提出偏振相移干涉栅投影技术并成功地用于三维物面形状和大变形物体的位移测量，得到较为满意的实验结果。     

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     

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。     

彩色光弹性干涉影像分析系统

自行开发的“彩色光弹性干涉影像分析系统”首先利用CCD成像和图像采集设备,将光弹图像以数字图像的形式存储到计算机,然后通过对存储的光弹图像进行处理,得到物体边界、等差线、等倾线等数据。最后根据这些数据,绘制出主应力迹线,并进行二维的和三维的应力分析。本文着重介绍了系统整体设计以及系统研制的难点问题(彩色光弹图像处理、主应力迹线的绘制等)。系统可以通过对彩色图像进行分解,应用目前已经比较成熟的灰度光弹图像处理技术,来完成彩色图像的处理;也可以直接应用彩色信息来确定条纹级数,进行相关处理。彩色图像能够比灰度图像提供更精确的图像信息,以满足高精度测量的要求。     

用三维光弹性和应变片电测技术分析大型飞机主起落架的应力

主起落架是大型飞机重要的部件，其结构和载荷都十分复杂。为对主起落架进行详细的应力分析，本文不但提出一种整体制作主起落架三维光弹性模型的方法；而且将应变片电测技术应用于光弹性模型上，成功地为主起落架关键部件——活塞杆进行了方案的优化，并使其最大应力下降了４０％；同时提出一种载波计算机自动测量边界应力的方法。以上说明，对主起落架等复杂而重要的结构，实验应力分析方法是一种优化设计的有效工具。     

三维形状检测中的参数标定研究

应用投影栅线法在现场检测三维物体的形状时，参数标定是影响测量精度最重要的一个因素。本文研究了三维形状检测过程中的参数标定问题，并应用傅里叶位相解调技术处理实验数据。提出了坐标系统及几何参数的标定技术，推导出考虑栅线节距变化的计算公式。给出了部分实验结果，并讨论了测试精度。     

基于锁相循环投影的物体形貌检测

本文提出将相位锁定循环技术应用于栅线投影方法,将规则栅线投影到物体表面得到变形栅线,用相位锁定循环法解调含有物体表面高度信息的位相。用该法不需传统的相位去包裹,即可完成对二维栅线图扫描,从而确定其相位。通过对典型试件的检测,得到了比较满意的结果。     

应用超声散斑相关法测量水下物内层界面位移

超声散斑相关法可应用于水下物体内层界面的位移测量,在工程建设中具有广泛的应用前景。根据所建立的测量实验系统,对位于水中的有机玻璃试件内层界面的面内位移和离面位移进行了实测,测量误差一般在7%以内。进一步研究结果表明:在刚体位移情况下,一般经粗磨、粗刨和粗铣加工或砂模铸造后的粗糙外层界面对超声散斑相关法内层界面位移测量结果的影响极小;当外层界面发生应变时,其变形前后内层界面上的散斑场的相关性将随应变量的增加而减弱,但外层界面应变小于0.05ε时,内层界面上超声散斑相关系数的减小不超过4%。     

Similarity and fractality in the modelling of roughness by a multilevel profile with hierarchical structure

Some modern scaling and fractal approaches to the characterization of surface roughness are under consideration. A new mathematical model of a multilevel profile suitable for flexible simulation of roughness is presented as a development from these approaches. The iterative construction of the model is described. It is shown that the profile is a hierarchical structure with self-affine and fractal features. Its geometrical properties are studied both analytically and numerically, and some of them are proved to be of the renormalization type. The profile contour length can be finite or infinite depending on the chosen values of the structural parameters. Some characteristics including the bearing curve and the upper volume function of the profile and the corresponding prestructures are calculated.     

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。     

粗糙表面的分形特征与分形表达研究

得用触针轮廓仪和数据采集系统对磨削和车削表面的粗糙轮廓曲线进行了测量，并就粗糙表面的分形特征作了分析与讨论，同时还提出了粗糙表面的特征粗糙度概念及其定义，并将其用表面粗糙度水平的表述。     

Image analysis of oil film interferometry — a method of measuring wall shear stress distributions

A method is described of measuring a wall shear stress distribution that varies in the direction of the flow. Variations in the height of a very thin oil film moving under the boundary layer generate interference fringes, which are recorded and digitised using image processing equipment.The evolution of the film surface in space and time can be reconstructed from the interference fringe patterns and used to calculate the shear stress field. This reconstruction is achieved by comparing the picture data with images that were calculated for prescribed heights that are adjusted iteratively, until the calculated intensities match the data.The method is applied to a flow approaching a step, and the results are compared with pulsed-wire measurements.     

使用单彩色相机的单相机三维数字图像相关方法

介绍了一种基于单个彩色相机的新型全靶面、单相机三维数字图像相关(3D-DIC)方法。借助于设计巧妙的颜色分光光路,被测物体表面图像可以通过两条不同的光路达到相机靶面,采集的标定靶和实验件表面的彩色图像可以分离得到蓝色和红色子图像。通过使用3D-DIC分析标定靶和实验件表面分离后的蓝色和红色子图像,可以获得物体表面的三维形貌和变形。形貌测量、面内和离面平移、以及静动态三维变形实验验证了该单彩色相机3D-DIC方法的有效性和测量精准度。由于可避免双相机同步,且能实现无分辨率损失的全靶面三维形貌和变形测量,本文方法在需要实现瞬态位移和变形测量的爆炸、冲击、振动等领域中具有广阔重要的应用前景。     

Vibrational self-alignment of a rigid object exploiting friction

In this paper, one-dimensional self-alignment of a rigid object via stick-slip vibrations is studied. The object is situated on a table, which has a prescribed periodic motion. Friction is exploited as the mechanism to move the object in a desired direction and to stop and self-align the mass at a desired end position with the smallest possible positioning error. In the modeling and analysis of the system, theory of discontinuous dynamical systems is used. Analytic solutions can be derived for a model based on Coulomb friction and an intuitively chosen table acceleration profile, which allows for a classification of different possible types of motion. Local stability and convergence is proven for the solutions of the system, if a constant Coulomb friction coefficient is used. Next, near the desired end position, the Coulomb friction coefficient is increased (e.g. by changing the roughness of the table surface) in order to stop the object. In the transition region from low friction to high friction coefficient, it is shown that, under certain conditions, accumulation of the object to a unique end position occurs. This behavior can be studied analytically and a mapping is given for subsequent stick positions.     

ENERGY DISSIPATION IN TAPPING MODE ATOMIC FORCE MICROSCOPY

原子力显微镜有多种成像模式,其中轻敲模式是最为常用的扫描方式.轻敲模式能获取样品表面形貌的高度信息和相位信息,其中相位信息具有更多的价值,如能反映样品的表面能、弹性、亲疏水性等.依据振动力学理论,相位与振动系统的能量耗散有关.探针样品间的能量耗散对于理解轻敲模式下原子力显微镜的成像机理至关重要,样品特性和测量环境会影响能量耗散.本文在不考虑毛细力影响下,基于JKR接触模型,给出了探针样品相互作用下的加卸载曲线,结合原子力显微镜力曲线实验,给出了探针-样品分离失稳点的位置,从而计算一个完整接触分离过程的能量耗散,进而讨论考虑表面粗糙度对能量耗散的影响.在轻敲模式下考虑毛细力影响,通过特征时间对比,证明挤出效应是液桥生成的主导因素,在等容条件下,用数值方法计算了不同相对湿度对能量耗散的影响.通过一维振子模型,简要说明原子力显微镜相位像与样品表面能、杨氏模量、表面粗糙度、相对湿度之间的关系.分析表明,表面粗糙度和环境湿度均会引起相位的变化,进而认为它们是引起赝像的因素.     

Full-field speckle pattern image correlation with B-Spline deformation function

A full-field speckle pattern image correlation method is presented that will determine directly the complete, two-dimensional deformation field during the image correlation process on digital images obtained using computer vision systems. In this work, a B-Spline function is used to represent the object deformation field throughout the entire image area. This is an improvement over subset-based image correlation methods by implicitly maintaining position and derivative continuity constraints among subsets up to a specified order. The control point variables within the B-Spline deformation function are optimized iteratively with the Levenberg-Marquardt method to achieve minimum disparity between the predicted and actual deformed images. Results have shown that the proposed method is computationally efficient, accurate and robust. The general framework of this method can be applied ton-dimensional image correlation systems that solve for multi-dimension vector fields.     

SUS304钢表面粗糙度对红外图像的影响

为提高红外热像仪图像及测温精度,根据红外热像仪的测温原理和红外辐射原理,通过使用红外热像仪、CCD相机以及激光表面形状测量显微镜,研究了SUS304钢在单轴拉伸塑性变形过程中表面粗糙度与目标发射率的关系;并用热电偶和红外热像仪对塑性变形过程中的温度分布进行了测量。研究结果表明,目标发射率随表面粗糙度成比例增大,造成红外热像仪测定的塑性变形区域比实际变形区域大;通过预先设定材料的表面粗糙度,以提高有效目标发射率,能得到较好的红外图像和测温精度。