基于光线角度标定的坐标测量方法

提出了一种基于光线角度标定的被测面坐标测量方法。该方法以二维棋盘格参照物作为标定靶,测量得到外置光孔以及标靶上角点的坐标。将由角点过光孔的光线投影于世界坐标系各平面,计算出此光线与摄像机光轴的夹角。拍摄单幅图像,由Harris角点检测算法得到图像坐标系下角点坐标,以像素为单位插值,根据针孔相机原理,可得到CCD靶面上各像素点过光孔的光线与光轴的夹角,以此计算标定靶面上任意点的空间坐标。实验结果表明,该方法具有较高的精度。由于只需要拍摄一幅图像,因此可以完成实时测量。     

采用单线阵CCD测量工作台二维位移的研究

研究了一种采用单线阵CCD测量二维工作台位移的方法。提供给CCD一个发光面形状为直角三角形的被拍摄目标,该目标固结在二维工作台上。使被拍摄目标的像在CCD光敏线上的宽度和位置随二维工作台的位置而改变,通过用一个单线阵CCD测量出目标像的宽度和位置,就可以同时测量出二维工作台在正交的X和Y方向的位移。相对传统的二维位移测量系统来说,所提出的系统具有结构简单,测量速度快和成本低的优点。     

可用于双目标同时着靶的单线阵相机坐标测量系统

提出了一种基于单线阵CCD相机的坐标测量系统。将相机的探测光幕面和激光器的光幕面设置在同一个平面内,投影板被激光器照亮,为相机提供具有一定亮度的探测背景。当两发弹丸同时穿越由激光器和线阵相机共同组成的探测光幕面时,会挡住激光器投射在投影板上的部分光线,并在投影板上留下两个弹丸的投影。相机采集到两个投影的影像和两发弹丸自身的影像,并通过计算机图像处理对两种影像加以区分和位置识别,得到弹丸在CCD器件上的成像点和弹丸在投影板上的投影点中心的位置坐标,然后再根据激光器发光点和探测镜头主点位置等系统参数,最终便可求解得到两发弹丸的着靶坐标。结果表明,所提出的测量原理是可行的,测量误差在靶面面积为0.5m×0.5m时约为1mm,如果进一步增大测量靶面面积,则可以满足现有靶场的测试需求。     

锁相检测式二维小角度测量装置

介绍了一种新型的二维小角度检测装置。由于该装置采用了光电自准直结构,以高灵敏度的四象限硅光电探测器作为检测元件,采用交流调制,锁相放大的方法对信号进行了处理,所以有效地消除了直流漂移的影响,提高了稳定性和测试精度。分析了光斑的形状和大小对测试结果的影响,研制了专门的标定装置。首先由高精度的光电自准直仪标定测量角度与输出信号的关系,并将相关数据存入单片机,然后由软件拟合出关系曲线。测量时,既可自动显示角度的大小,同时也可以与计算机相连。该测试系统结构小巧,具有较高的测量精度。     

基于CPLD的三维自准直小角度传感器设计

设计实现了一种基于CPLD和线阵CCD的三维自准直小角度传感器,采用七支620nm波长的LED组成的面光源,光通过乳白毛玻璃为分划板提供照明;并运用改进的测量算法,准确地算出偏转的角度。可极大地减少传感器光学部分的调试工作量,提高精度,降低成本。实验证明,在绕X、Y、Z轴转动±1°的范围内,静态误差优于40″;在不超过20°/s的转速下,动态误差不大于3′。     

用线阵CCD实现透镜曲率半径自动测量的研究

介绍一种自测量和显示透镜曲率半径的系统。叙述该系统的工作原理,分析系统软、硬件设计及测量产生的误差。     

基于线阵CCD的光学测角嵌入式系统设计

CCD作为一种光电转换器件,具有成本低、结构简单、扫描速度快、频率响应高等优点,越来越广泛地运用到测量领域。提出采用单色线阵CCD,以非接触的光学方式对角度信息进行编码调试,通过采集该信号利用数据处理模块,完成对图像信号的解调,实现角度值的测量。系统选用TSL1401和LPC2138为核心构成嵌入式测量系统,利用TSL1401采集信号,通过A/D传输到LPC2138中进行数据处理,最终得到角度值。系统通过光学的方式对角度进行测量,实现了非接触式测量。     

基于图像动态光散射的二维纳米颗粒粒度测量

提出了一种基于图像动态光散射原理测量二维纳米颗粒粒度的新方法,称为平移转动-图像动态光散射(TR-IDLS)法。采用会聚的偏振高斯光束照射样品池中处于布朗运动的二维纳米粒子,分别采集纳米粒子的水平偏振散射光信号和垂直偏振散射光信号。根据两个偏振方向上散射光光强波动的时间相关函数,计算出纳米颗粒的平移和转动扩散系数的分布,进而从扩散系数中获得颗粒的长宽比、等效直径和厚度的分布。采用该方法测量了球形标准纳米颗粒和片状云母颗粒的粒径。采用电镜获得了片状云母颗粒的形状和等效直径,并与TR-IDLS方法的实验结果进行比较,验证了TR-IDLS方法的可行性。     

基于梯度的动态分块迭代阈值图像二值化方法

在传统的Ostu和Bernsen算法基础上,针对亮度不均的大幅面图像二值化问题,提出了一种基于图像梯度的动态分块迭代求取阈值的二值化方法.实验验证了该方法对于由线阵CCD扫描获得的低对比度、亮度不均的大幅面图像二值化的有效性.     

用二维CCD系统测量光束质量的实验研究

建立了一套二维面阵CCD光束质量诊断系统, 测量了磷酸盐钕玻璃板条激光器自由振荡和调Q输出激光的光束质量因子M2。该测量系统经过数据校核, 所得测量结果是正确的。     

新型二维水平传感器

提出一种新型高精度二维水平传感器 ,其输出为直流毫伏信号 ,测量灵敏度为 0 5mV arcsec ,检测范围为± 2 0 0arcsec ,精度达 1arcsec ,时间响应为 1s.该传感器可直接与自动测量系统连接 ,也可接二次仪表成为水平仪     

基于线阵CCD的二维基准大视场传递方法研究

为实现快速定位定向的要求,利用线阵CCD测量方法,设计了二维基准传递系统,实现北斗定向信息实时传递功能。该系统由北斗定向天线、光源模块和光学测量模块等组成,采用N型目标光源和线阵CCD拼接技术,实现二维基准信息的快速精确传递。利用构建的二维基准传递系统设计精度验证实验,实验结果表明,在测量距离8 m条件下,该系统测角范围为1.5,测量精度在5以内。该方法为实现二维定向基准的大视场传递提供了一种有效的技术解决措施。     

基于线阵CCD的扫描镜角位置测量技术

扫描转镜是现代光电系统中广泛应用的装置。扫描转镜的位置需要精确控制,线阵CCD探测器具有像素高,响应频率高等特点。介绍了以TCD1501C作为光学传感器,利用可编程逻辑器件作为处理单元的角位置测量设计,包括驱动时序、视频输出差分电路、CCD信号检测处理等设计。实现了精度可达到0.02mrad的小角度测量。     

使用CCD测量玻璃管内液体界面位置的灵巧测量头

本文介绍一种使用线阵ＣＣＤ进行玻璃管内液位测量的光电测量头。与其他ＣＣＤ尺寸测量的光学系统不同，本文依据不同的液体具有不同的折射率，提出利用柱形容器中液体的聚光特性，得到两种不同液体的分界面在线阵ＣＣＤ上清晰的像。     

基于FPGA并行处理的实时图像相关速度计

研究制作了一种采用高速线阵CCD的实时相关速度计,其测量数据的输出速率可达每秒一万次。针对以往光学相关测速方法的问题进行了讨论,探讨了适合FPGA并行处理的算法,制作了高速线阵CCD摄像机及其处理装置。通过实验验证了系统的可行性和可实现性。     

基于干涉条纹图像对比法测量微位移

研究了基于迈克尔逊干涉条纹对比法测量微位移的实验。用He-Ne激光器、反射镜和分束镜组成的干涉光路,其中一个反射镜固定在被测物体上,通过被测物体的移动带动反射镜移动使干涉光路发生变化,从而导致干涉条纹的改变。在形成干涉条纹的位置利用线阵CCD采集干涉条纹图像,用序列图像对比的方法对图像进行处理和计算,得出被测物体的微位移。实验表明利用序列图像对比的方法测量微位移,方法切实可行、测量准确度高、测量的精度能够达到微米量级。     

一种使用线阵型CCD实现高精度二维位置测量的方法

介绍了一种使用ＣＣＤ测量位置的方法。与其它ＣＣＤ位置测量系统不同，通过设计一个特殊的光学系统，实现了使用两个线阵型ＣＣＤ进行高精度二维位置坐标测量。文中对该光学系统进行了误差分析，证实该方法具有很高的测量精度。该二维位置测量方法具有一些突出的优点：系统响应速度快，可以对动态目标进行测量；测量精度高；制造成本低。上述特点使它在工业制造领域内有着广阔的应用前景。     

交会测量中具有自适应权因子的最优无偏方法

在利用多台测量站对空中运动物体进行交会测量过程中，测量站两两交会得到的测量结果并不会完全一致，有时甚至会有很大差别。讨论了具有自适应权的最优无偏方法：首先利用最小二乘法的原理，推导出了最小二乘解的表达式。在求解最优无偏解的过程中，通过求条件极值的方法导出了最优无偏解的权因子。由于权因子中的某些因素与目标像在CCD像面上的位置有关，提出了“自适应权”的思想，即权因子随目标像点位置的不同而自动调整。与传统的方法相比，具有自适应权的最优无偏方法，在一定程度上更充分地利用了不同情况下来自不同测量站的测量信息，从而提高了测量精度。经实际计算表明，在低空目标定位时，具有自适应权的最优无偏方法的平均偏差为传统方法平均偏差的40％左右。     

线阵CCD用于实时动态测量技术研究

本文研究的是在连续光条件下线阵ＣＣＤ实时动态测量技术,除了考虑ＣＣＤ像元响应非均匀性、非线性等影响因素外,还应认真考虑采样频率、测量精度、动态范围、快速电路等问题。本文还详细讨论了测量精度和动态范围问题,推导了测量精度公式与动态范围公式。为了减小测量误差和提高被测信号的频率,必须相应减小积分时间。精度公式是进行线阵ＣＣＤ电路设计的基本依据公式。动态范围与频率无关,只与结构参数有关,为了充分利用ＣＣＤ的动态范围,激光功率要可调。     

CCD成像在线测量玻璃管外径及壁厚方法的研究

根据平行光透过玻璃管的折射规律，提出用ＣＣＤ成像在线测量玻璃管外径壁厚的新方法，并用计算机进行模拟，导出数理模型，最后用设计的实验测量系统证明了该方案的可行性。