基于嵌入式系统的激光扫描检测系统

为了提高回转体零件的加工和检测精度,将光电检测技术与电子计算机技术相结合,设计并研制了一种基于嵌入式系统的激光扫描检测系统,给出了设计原理和软硬件设计方法,并利用该系统对轴径不同的六组标准工件进行测量.实验表明,该系统的平均测量误差为0.00283mm,满足设计指标要求的3μm,能够极大提高回转体零件的尺寸测量精度,具有较好的应用价值.     

基于无线传输的刚性罐道在线监测系统设计

刚性罐道是矿井提升容器的导向装置,能够保证提升容器安全可靠的运行。但是由于矿井环境条件恶劣,常年运行不可避免地导致刚性罐道出现故障,如倾斜、突出等。为了保证提升容器的安全、可靠运行,对刚性罐道采取了各种不同的监测方法,但是由于各种监测方法、设备具有某些局限性,不能够满足煤矿的实际要求,因此,文章提出一种基于无线传输的刚性罐道在线监测系统,通过布置位置、加速度、摄像头等传感器,采集关键信息数据进行处理并进行故障警示,为刚性罐道的稳定运行提供支撑。     

基于激光扫描原理的路径检测方案

本文针对智能车的路径检测,提出了一种全新的、基于激光扫描原理的实现方案。在介绍激光扫描器工作原理的基础上,结合智能车路径检测的具体要求和特点,给出了硬件电路解决方案以及软件算法设计,实现了大前瞻、高精度的路径检测效果。     

基于三维激光扫描的施工建筑平整度检测方法

针对传统施工建筑平整度检测方法效率低、检测结果受人为主观因素影响较大等问题,提出一种基于三维激光扫描的平整度检测方法。首先,利用三维激光扫描仪对目标建筑进行数据采集、处理和拼接,获得高精度三维点云数据;其次,结合建筑平整度检测特点设计了一种非均匀抽稀方法,用于无损保留墙面凹凸特征;然后,利用随机抽样一致性算法结合特征值法,对建筑点云数据进行自动化特征提取与平面拟合,获得待检测墙面几何参数;最后,依据平整度检测原理,利用拟合平面与点云数据拓扑空间关系,设计了一种基于三维激光扫描的施工建筑平整度检测方法。实验结果表明：所提非均匀抽稀方法能够有效完成点云数据抽稀工作,抽稀比达55.4%,且能够无损保留墙面凹凸特征;基于三维激光扫描的平整度检测方法理论可行,精度可靠,较传统检测方法,效率提高了23.33%,且更加全面。     

基于噪声数据驱动CNN和LSTM的罐道故障诊断

刚性罐道是立井采矿中煤炭运输以及设备运输环节的重要组成机械,对罐道做出精确的故障诊断具有保证和提高立井采矿生产效率的重要意义。面对罐道难以实现精确故障诊断的问题,在Improved Convolution Neural Networks with Training Interference(ITICNN)的基础上添加了Inception＿v4与Long Short Term Memory(LSTM),提出了一种高精度卷积神经网络——Improved Convolution Neural Network Based on ITICNN(IBICNN),并采用了一种方向振动传感器收集罐道振动信号,用IBICNN的卷积层提取振动信号数字特征,并用LSTM提取多方向振动信号之间的相关性信息的刚性罐道故障诊断方法。通过搭建实验平台对罐道实验模型进行了故障诊断研究,取得了99.4%的诊断率。为了解决罐道在使用过程中伴有大量噪声从而难以诊断故障的问题,在Adaptive Batch Normalization(AdaBN)算法的基础上进行了改进,并采取自迁移学习的方法,提高了IBICNN的抗噪声能力...     

激光扫描相位边缘检测方法的研究

在激光扫描检测技术中,被测件边缘信号的检测精度将直接影响到系统测量的精度.讨论了一种新的边缘检测方法,即对扫描激光束进行调制,并利用调制信号的相位突变提取边缘信号.采用该方法可使工件边缘的检测精度小于微米量级.     

二维四通道不可分正交小波的快速算法

针对张量积小波只强调水平、垂直方向的不足,研究了二维小波的性质和特点,给出了二维四通道不可分小波的快速算法及其数学证明,分析了此算法的运算量,探讨了滤波器组的构造方法,理论推导与分析表明此算法运算速度比不抽样的二维不可分小波变换和二维快速Fourier变换更快.通过构造出的滤波器组进行不可分小波的分解实验,并与张量积小波进行比较,结果表明不可分小波变换在对图像进行滤波时能全面提取图像各方向的信息.     

基于激光扫描钢管直径在线检测研究

为了实现对红热钢管直径在线检测的目的,采用了数字式激光扫描的方法。该方法基于模-数变换的原理,用电机带动四面体棱镜旋转,实现激光双光束同时对钢管直径和光栅的扫描,用光栅的栅距度量钢管直径。其创新之处是采用激光双光束同时扫描方式,克服了电机转速不稳带来的误差。用标准件做了原理实验测试,获得令人满意的结果,最大测量误差为±20μm。使用此方法进行钢管直径在线检测具有实用性。     

基于长时间序列检测算法的煤矿电力设备故障检测研究

尽管现代煤矿开采理论和技术不断进步,但煤矿电力系统设备故障依然时有发生.基于电力设备故障故障后的报警信息及其时间序列特性可以快速精准识别故障位置和故障类型,从而及时排除故障,提高故障处理效率,有效避免煤矿安全事故发生.因此,基于时间序列模型的故障检测与诊断已成为煤矿电力设备故障诊断技术研究领域的重要课题.基于此,文章以...     

基于扫描激光差动技术的圆度误差检测

为了提高回转体圆度误差测量精度,基于差动技术,并利用小波变换过滤算法及圆度误差最小二乘法模型,提出一种基于扫描激光差动技术的圆度误差检测系统。采用分光镜分束的方法,形成两束光强调制信号,从原理上消除偏心误差的影响。通过对一标定零件进行圆度误差测量实验,设定不同的实验条件,偏心量分别为2~4 mm,5~7 mm、8~9 mm,所测得圆度误差值相差不超过0.62 μm。表明测量系统可以有效消除偏心误差,完成对回转体零件圆度误差的检测。解决了目前圆度误差检测中回转轴偏心量误差消除难度大、测量效率低等问题,为高精度检测提供了一种新思路。     

电子调制的激光相干转轴振动测量技术的研究

转轴振动的测量和监控是旋转机械故障分析和诊断的主要手段。为了实现便携式高精度的现场测量,提出了电子直接调制的激光多普勒相干转轴振动测量技术。通过对测量系统的分析,推导出数学模型。结果表明,直接调制激光束的频率,简化了测量光路,减小了体积,降低了成本;采用激光多普勒相干测量,达到高分辨率的要求;二次混频的设计,解决了电磁干扰下微弱信号不好直接处理的难题;取样积分技术的应用,改善了信噪比,使系统精确度更高;该系统的测量不确定度小于0.1%。这对智能化的现场测量具有一定指导意义。     

直角反射式三维激光扫描技术

三维激光扫描作为激光的重要应用之一,其需求甚广,在许多领域都发挥着重要作用(如反向工程),具有其他同类三维扫描技术所无法比拟的精度和范围.但是,由于其制造技术复杂,性能要求极高,因此只有少数国家能够掌握.文中介绍了激光测距,以及通过激光测距实现三维扫描的原理,提出了一种新的激光控制技术--直角反射式三维激光扫描技术,并给出了一种基于此方法的三维扫描仪的设计方案.最后,分析了造成该方法误差的几方面原因.实验结果表明:直角反射式三维激光扫描技术能够有效地提高三维激光扫描仪的性能和精度,并且在一定程度上降低三维激光扫描仪的制造难度.     

基于3维激光扫描技术建筑物建模研究

为了研究建筑物点云数据最佳的3维建模方法,采用3维激光扫描仪获取建筑物点云数据,并进行了一定的预处理;采用3种方法进行建筑物建模,并对这3种建模方法进行了理论分析和实验验证。通过建模效果和复杂度对比分析,发现SketchUp软件建立的模型效果更佳。结果表明,建筑物点云数据用专业建模软件SketchUp建模比扫描仪系统软件CYCLONE和AutoCAD软件建模效果更好。     

圆柱铁氧体微裂纹的激光扫描热成像检测

针对用激光局部加热试样引起的横向热流检测裂纹,对低热导率材料表面的微小裂纹成像信噪比较低的问题,提出基于相邻热信号比较的圆柱铁氧体表面微裂纹检测算法。基于几何模型重构运动的圆周表面各点热信号,以激光扫描方向相邻点热信号的欧氏距离作为特征进行成像。仿真分析确定热信号裁剪区间、参考信号位置等算法参数。对6个具有5~35 m宽度自然裂纹的样品进行实验,结果表明,在线激光2.66 mm/s的扫描速度下,裂纹成像信噪比相比常规方法提高1~2倍,可清晰成像出裂纹的形状。     

基于线激光正交扫描的电感微裂纹热成像检测

在检测铁氧体电感表面微裂纹时,传统机器视觉检测存在裂纹成像信噪比不高、准确率低等问题。为此文中搭建了一套基于线激光正交扫描的微裂纹热成像检测系统。通过热像仪记录试样表面温度变化并成像;采用次最大值滤波消除热成像图的非均匀性和边缘轮廓干扰,再利用多方向扇形滤波得到试样在不同方向上的灰度图;最后通过BP神经网络和形态学处理实现对电感表面微裂纹的定性检测。结果表明:基于两种规格共610个样品测试,所有裂纹和隐裂均正确成像;自动识别算法误检率5%,裂纹漏检率6%,隐裂漏检率10%。系统每5 s检测20~35个电感,可应用于生产中自动化品质检测。     

基于三维激光扫描技术的路面断板深度检测

针对传统的路面检测方法无法直接获得路面的深度信息,设计了一种基于三维激光扫描技术的路面断板深度检测方法。该方法首先通过三维激光扫描仪得到路面点云数据,其次将路面断板数据沿水平方向分为若干切片,然后对每一断板切片上下平面分别进行拟合,最终根据上下平面之间的距离确定断板的深度。根据实际工程需要,提出了一种基于动态阈值的平面拟合迭代算法,不仅可以有效地识别并去除断板点云数据中的无效点,而且可以在点云数据三个方向都存在误差的情况下实现平面计算。实验结果表明,该方法不仅能得到整个路面断板的深度信息,还能反映出断板深度沿水平方向的变化趋势。     

地面3维激光扫描技术建筑物特征线提取

为了提取出地面建筑物的特征点与特征线,采用平面拟合算法提取特征点的方法,对算法进行了理论分析和实验验证,得到了建筑物的特征点与特征线,并构建出该建筑物的边界线框图。结果表明,利用地面3维激光扫描技术,扫描得到建筑物的点云数据,并对点云数据进行处理,最终能够提取出建筑物的边界线。这对数字城市建设具有重大的意义。     

基于高斯光束的飞秒激光光束质量检测技术

为了研究飞秒激光光束质量因子M2基于高斯光束的传播特性和能量密度分布, 在对飞秒激光光束质量因子进行理论研究的基础上, 进行了相应的数据计算, 给出了飞秒激光脉冲照射屏幕表面时所形成的环形光斑宽度的测量方法, 设计了一套由飞秒激光器、透镜、介电材料玻璃屏幕所组成的实验平台; 将该方法与刀口法和CCD法测量值进行了对照, 并用刀口法、CCD法确认了飞秒激光束腰在不同位置时的激光光束质量因子取值范围。结果表明, 光束质量因子M2在x和y方向上的测量值分别为2.04, 1.24。该实验结果与理论分析基本一致, 比刀口法和CCD法结构简单, 所得结论数据可靠、执行方便, 对精密测量有一定的参考价值。     

非正交轴系激光经纬仪测量技术研究

在空间大尺寸坐标测量系统中,经纬仪测量系统因其测量范围广、非接触式测量、便携性等优点应用广泛。为了降低经纬仪测量系统成本,减少经纬仪测量系统误差来源,提出了一种基于非正交轴系的激光经纬仪测量系统。首先,根据测量时非正交轴系的转换关系,推导出非正交轴系激光经纬仪的视准轴的空间数学模型。然后,根据双经纬仪前方交会测量原理,建立了基于非正交轴系激光经纬仪的测量系统,并推导出空间点坐标。最后,通过仿真与实验,验证了测量模型的正确性。结果表明,在测量半径为3m时,该测量系统对空间点在拉依达准则下的测量不确定度能达到1mm以内,尤其适用于大空间、大尺寸测量。