机器视觉螺纹螺距的测量与评定北大核心CSCD

为实现螺纹螺距的高效测量与合理评定,在分析现有机器视觉螺纹螺距测量方法的基础上,提出了一种基于面积法求解螺纹螺距的测量与评定方法。首先对螺纹图像进行旋转矫正,然后以螺纹轴截面上牙廓区域投影面积等几何关系,获取螺纹中径点,再使用最小二乘法拟合中径线,最后结合包容原则获得被测螺纹螺距。以螺纹塞规为对象进行对比实验,数据表明:面积法与接触式综合测量仪、工具显微镜所测螺距平均值相当,标准差0.9μm略大于综合测量仪所测螺距的标准差0.6μm,但远小于工具显微镜所测螺距的标准差9.6μm;测量效率上面积法是综合测量仪的1.9倍,是工具显微镜的2.5倍。     

基于双远心光学系统的高精度外螺纹测量方法研究

针对井下爆炸装置主体密封螺纹的大径、中径、小径、螺距等参数的测量问题，为了提高螺纹测量自动化程度，在主体结构特点基础上研究了其外螺纹机器视觉测量方法。为了提高测量精度，设计了基于双远心光学系统的外螺纹机器视觉测量系统。研究了螺纹图像区域提取方法、快速特征点提取方法、参数计算方法等。在所搭建平台上，对所提出方法进行实验分析。实验结果表明，被测螺纹导程为3 980.8 m，大径为65 435.6 m，螺纹小径为60 669.4 m，测量牙型高为2 383.1 m，满足4级螺纹精度要求，证明了该方法的正确性和可行性。     

目镜螺纹的测量和加工

本文根据目镜螺纹和量针的接触原理,按照其精确关系给出接触点处的作用直径、螺纹沟槽宽、压力角、针倾斜角、跨针尺寸、最大和最小三针直径、最佳三针直径。为了减少三针尺寸数量,笔者为只用一种尺寸的三针测量所有的目镜螺纹提供了依据。笔者认为目镜螺纹铣削刀具轮廓和磨削砂轮轮廓的精确形状应以螺纹的法向面形为依据。为此,可以用上述参数来评价铣刀和砂轮的外形,从而达到指导加工的目的。     

一种基于虚拟基准的虚拟环规——检测螺纹的新方法

提出一种基于计算机CCD视觉和虚拟基准的螺纹虚拟环规检测技术 ,给出在螺纹轴截面和正交投影间基准转换的关系式 ,根据该转换关系建立虚拟基准 ,指出了按“虚拟基准”构筑“虚拟量规”的新概念。虚拟环规法检测效率高 ,成本低 ,非接触测量 ,易实现自动在线检测。研制出了原理样机 ,实现了用虚拟螺纹环规对螺钉的逐个检测及与普通实体环规比对的 10 0 %吻合     

一种膛内多普勒测速修正方法

针对复杂电磁环境下膛内测速的重复性和精度低的问题,提出了一种非接触式膛内高精度测速方法,该方法在对膛内多普勒信号进行提取并去噪的基础上,利用S变换时频分析对预处理后的信号进行处理,然后采用谱峰搜索的方法来获得信号的瞬时频率,用能量重心校正法来提高结果精确度,最后根据多普勒原理,完成速度的测量;实验部分采用模拟信号和实际信号两种方式来验证该方法的可实施性;结果表明,该方法测速精度能够达到0.043 2%,相对于极值法和STFT法具有更小的误差。     

高噪声背景下激光条纹亚像素中心的提取

针对线结构光三维形貌测量中大量噪声易干扰激光条纹中心提取准确度的问题,提出了一种条纹亚像素中心提取方法。分析条纹图像中的噪声,采用平均法和中值滤波预处理图像;利用迭代阈值分割及形态学方法,获取条纹目标,引入距离变换提取条纹的像素级中心;根据像素级中心、二值信息及光强灰度,结合曲线拟合及重心法精确提取条纹的亚像素中心。仿真分析和实验验证下,相邻行条纹中心列坐标最大偏差值像素小于2 ,平均偏差像素值约为0.3,与传统方法相比,2项指标值更小。实验结果表明,算法有效利用条纹灰度分布规律,可降低噪声对中心定位精度的影响,更逼近条纹真实中心位置,抗噪能力极强。     

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。     

光学元件表面的数字全息检测

针对球形光学元件的表面质量检测,开发了一种基于数字全息的表面曲率参数及疵病的同步检测方法。利用最小二乘法对再现波前进行参数拟合和计算,解决了再现过程中倾斜因子补偿对测量可靠性造成的影响。通过将原始数据与生成的虚拟曲面相减实现了表面疵病信息的同步提取。实验证明,该方法的测量结果与白光干涉仪的测量差异小于1.5%,在不同倾斜因子补偿系数作用下的测量结果误差小于1%。     

基于深度学习的微电流测量

在微电流测量中,抑制噪声干扰是重点问题。针对目前消除噪声干扰多集中在装置设计阶段,提出一种借助深度学习技术在数据处理阶段消除噪声干扰的测量方法。以微电流测量装置的输出电压值和计量所高精度万用表的微电流相对真值构成数据样本,选用Tensorflow实验平台,利用1500个数据样本训练“最优神经网络”以对微电流值进行预测,并利用剩余的27个样本检验。实验结果表明,较传统最小二乘法解得的“最佳函数”,深度学习方法能较好消除噪声干扰,平均相对误差更小、预测精度更高。     

基于影像仪测量直线度误差的优化方法研究

针对影像仪测量直线度误差的特点,设计了一种改进的边缘检测模板进行边缘提取,并提出一种满足最小条件的直线度误差评定的方法区间距离算法来优化直线度误差的测量。通过采用影像法对光滑极限塞规的高精度测量实验,与传统边缘检测方法和斜率搜索法进行比较,实例结果表明,改进的边缘检测算法相对于传统检测模板计算卷积次数减少一半,可以提高测量速度,采用区间 距离算法与斜率搜索算法相比较,相同8组数据直线度误差相对误差不超过2%,平均计算速度提高0.01 s。实验验证在影像仪测量不同直径塞规直线度误差的自动化测量中,采用该优化方法可以节约计算时间4.45 s,并通过不同评定方式的比较,提出测量直线度误差最佳测量跨距在0.078 mm~0.104 mm的建议,对实际直线度误差测量具有指导意义。     

基于改进倾斜刃边法的光电成像系统MTF高准确度测试

提出一种能高准确度测试光电成像系统调制传递函数的改进的倾斜刃边法.利用一种自动确定高低阈值的改进Canny算子提取边缘位置点,对提取到的边缘位置点进行线性拟合求得刃边倾角,在利用费米函数拟合边缘扩散函数的过程中,提出一种邻域平均值和设定误差容限的多重去噪改进方法.通过仿真与物理实验证明了本文方法的有效性,并分析了刃边倾角、噪声变化对本文方法与传统方法MTF测试准确度的影响.实验结果表明:本文方法的调制传递函数测试准确度达到0.004 9,重复准确度达到0.003 1,皆优于传统方法;说明其具有较高的测试准确度和良好的测试重复性,并且具有较强的抗噪性,基本不受刃边倾角变化的影响.     

居家实验：利用滴重法和悬滴法测量液体的表面张力系数

目前,非实验室环境下开展的基础物理实验教学不仅仅是应对突发公共安全事件的举措,也改变着物理教学的模式。在南开大学居家物理实验教学案例的基础上,给出了在非实验室环境下可较低成本地开展的两种液体表面张力系数测量的实验方案,方案提出利用手机以及简易输液瓶和自动铅笔头可以组装出滴重法和悬滴法测量液体表面张力系数的装置,并利用该装置对自来水的表面张力系数进行了测量,给出了详细的实验设计、测量方案以及测量结果的准确度,进而探讨了其在基础物理实验教学上的适用性。     

畸变校正与帧差法相结合的运动目标检测

提出了一种图像畸变校正与帧差法相结合的运动目标检测方法。首先利用实验测量和曲线拟合的方法对光学成像系统的畸变进行测量校正,以满足运动目标检测的精度要求;然后将畸变校正方法应用在实时获取的视频图像帧中,利用帧差法实现光学成像系统旋转运动时的运动目标检测。实验表明,该算法可行、抗噪性好,能够满足实时性需求。     

基于贝叶斯理论的ATS测量不确定度评定

从自动测试系统(ATS)的组成机理出发,提出一种ATS测量不确定度评定方法。其基本过程是首先基于测量信号路径,建立相应的测量链;其次,计算各个传递单元的不确定度,静态测量、动态测量分别选用贝叶斯信息融合法和贝叶斯预测法进行评定;最后,利用蒙特卡罗(MC)法计算各链的合成不确定度。通过某ATS中具体的测量链作为实例,重点分析了动态测量不确定度评定过程中遇到的不同情况及解决办法。实验表明,较其它常用评定方法,该法评定ATS静态测量得到的结果更接近理论值,不确定度变化小,评定动态测量得到结果更符合ATS动态特性且精确度高。     

水声无源材料插入损失虚拟聚焦测量方法

提出了一种适合在有限尺寸水池中测量水声材料插入损失的方法,称为"虚拟聚焦法".该方法利用一弧形发射阵以一定规则对样品进行扫描,通过对接收数据进行叠加处理,使得同频声干扰贡献随机化和无规则化,从而提取出反映材料声参数的透射波信号.在尺寸为5.5 m × 3.5 m x 3.5 m的非消声水池,测量频率为2?15 kHz,...     

关于测量三棱镜顶角的两种方法比较

通过对自准法和平行光法测量三棱镜顶角的实验调节过程进行比较,对这两种方法测量的数据结果进行对比分析,得出实验中使用自准法测量顶角是一种测量精度和测量方法都更实用的方法。     

激光诱导等离子体光谱用于煤中氧的定量分析

利用激光诱导等离子体光谱(LIPS)技术实现对燃煤电厂输煤管中煤质的在线检测对于提高锅炉燃烧效率具有重要的现实意义,但对煤中氧含量的测量却是个难题.提出了一种新的数据处理方法,主要包括内标法、最佳分析线选择法、温度校正法及多线法等,来提高对煤中氧含量定量分析的准确性和重复性.实验中先通过8组煤样获得了煤中氧的定标方程,然后又利用其它6组煤样来验证该定标方程的准确性.实验结果表明,利用本数据处理方法对煤中氧含量测量的绝对误差小于1.1 %,多次测量的相对标准偏差(RSD)小于5.9%,显示了较高的测量精度和重复性.     

基于虚拟时间反转镜的垂直阵舰船辐射噪声级测量方法

研究了利用垂直阵测量舰船辐射噪声过程中因水声信道的多径效应对测量性能产生的影响,建立了基于声场模型的舰船辐射噪声测量的数学模型,推导了基于虚拟时间反转镜辐射噪声测量的理论公式,提出了一种基于虚拟时间反转镜技术的垂直阵舰船辐射噪声级测量方法。该方法首先采用基于波束积分的SCOOTER模型,根据海洋环境参数计算出辐射声源至测量水听器之间的信道传输函数,然后,用计算出的信道传输函数对接收信号做虚拟时反处理,以消除或减弱信道多径效应对接收信号的影响,从而提高舰船辐射噪声级测量精度。针对典型的浅海声信道,进行了计算机仿真试验。结果表明,该方法能有效地进行舰船宽带辐射噪声测量,当阵元个数满足一定要求时,测量得到的声源级与实际声源级相比,误差小于1 dB。      

基于区域生长重心的大型多阵列圆标定板基准点的提取技术

针对视觉测量在轨道交通隧道大范围轮廓测量上的问题,研究设计一种大型多阵列圆标定板进行系统标定工作,提出区域生长重心法实现对标定图像上基准点的提取。即将区域生长法和灰度重心法相结合,通过粗定位寻找每个基准圆的种子点,考虑种子点像素的4邻域像素进行区域生长,然后利用灰度重心法提取生长区域的重心作为基准点。将非线性变化的基准点替代线性提取的基准圆的种子点,消除了图像畸变的影响,保证了特征检测过程的可靠性和鲁棒性,达到对于多阵列圆大型标定板基准点的提取。通过搭载鱼眼镜头拍摄6m的模拟隧道横断面轮廓,进行轮廓测量与还原。实验表明该方法提取的基准点像素坐标误差可达到2pixel以内,系统测量精度能够达到±5mm以内,完全满足轨道交通隧道横断面轮廓测量误差标准。     

基于光干涉法的光学玻璃应力测量方法研究

以平板理论为基础,利用牛顿环应力变形导致干涉图样的微小变化,提出一种基于光干涉法测量玻璃体应力的无损测量方法。理论推导出牛顿环曲率半径与应力之间的变换关系,利用自行设计的可安装在牛顿环仪上的施压装置,实验研究了施加应力与干涉图样的变换关系,通过理论分析与实验比较,证明了用牛顿环干涉法测量应力的可行性。利用该装置及方法对光学玻璃试样的应力进行测量,测量结果与实际施加的应力进行比较,误差最小为0.8%。