基于光电传感器在带钢边缘检测系统中的设计

在带钢生产过程中,为了满足带钢快速运行的速度要求,提高生产效率,设计了以光电式位置检测传感器为核心的边缘检测系统。检测系统能够快速且精确的对带钢边缘偏移位置进行检测。系统通过两组位置传感器组成差分电路检测带钢边缘的位置,最终通过输出两组电压值对应于带钢边缘偏移的方向和距离,将两组位置信号传输给纠编系统。纠偏系统通过对位置信号的监测,从而能够通过对带钢的位置进行快速且准确的控制,保证了生产的安全,带钢的边缘检测系统在其他高速带状物边缘检测领域中也有广阔的应用前景。     

小型光电编码器自动检测系统

设计了小型光电编码器自动检测系统,用于准确快速地检测小型光电轴角编码器的误差。采用21位高精度光电编码器作为角度基准来检测低精度的小型光电编码器。用控制系统转动编码器,此时高精度编码器与被检编码器之差即为小型编码器在该位置的误差。检测完毕,根据需要将编码器的误差通过USB接口传输给上位机保存并进行深度分析。采用该系统检测某型号的15位编码器,得到的均方差为29.1″,而传统方法检测的误差均方差为28.5″,表明设计的检测系统满足检测精度要求。     

彩色印刷套印色标的光电检测

分析了彩色套印误差的检测原理,提出了一种消除光电探测器光谱响应不均匀和彩色印刷系统走纸速度不稳定所引起的检测误差的方法根据此方法设计了一套高精度色标检测系统,该系统以色标脉冲中心位置延迟一定时间之后的时刻作为色标到来时间的标志,提高了套印色标位置误差的检测精度.     

色度计量与装置

分析了彩色套印误差的检测原理,提出了一种消除光电探测器光谱响应不均匀和彩色印刷系统走纸速度不稳定所引起的检测误差的方法。根据此方法设计了一套高精度色标检测系统,该系统以色标脉冲中心位置延迟一定时间之后的时刻作为色标到来时间的标志,提高了套印色标位置误差的检测精度。     

一种线性速度估计器在光电跟踪系统伺服控制中的应用

高性能的伺服控制除了需要高质量的控制器,还需要高质量的反馈信息。对于光电跟踪系统,通过位置和电流传感器可以提供位置和电流信息,而速度信息则需要通过处理测量信息得到。传统的差分方法会放大位置信息中的量化噪声,从而降低光电跟踪系统的精度。介绍了全维状态观测器及其基本原理,结合伺服控制系统电机模型架构,设计了一种线性速度估计器,并讨论了其参数选择问题。采用抗积分饱和PI控制器和积分分离PI控制器作为三环控制回路的控制器,在某型号光电跟踪系统对该算法进行了实验。实验结果证明,采用该算法的伺服控制系统基本无超调,上升时间0．43s,稳定时间0．65s,跟踪精度为1．78″,完全满足实际工程要求。     

单圈绝对式光电轴角编码器的研究

在对传统绝对式光电轴角编码器编码方法原理研究的基础上,设计了一种单圈绝对式光电轴角编码器.详细地介绍了该编码器的位置定位算法,具体给出了信号拾取装置和信号采集系统的硬件设计方法,并分析了影响编码器准确度的主要因素.检测结果表明该编码器的原理和设计是正确的,为实现光电轴角编码器的小型化、智能化提供了理论依据和试验基础.     

线阵光纤激光相干合成控制器的设计

针对线阵光纤激光相干合成系统中对合成光束的质量、控制速度、控制精度的需求，完成了线阵光纤激光相干合成控制器的设计。该控制器以DSP2812和CPLD为核心处理器，通过AD976A模/数转换器接收光电探测器的电压信号，AD8544数/模转换器输出模拟电压控制压电陶瓷相位控制器，进而控制激光的相位变化。为了实现控制器与目标图像检测板和上位机的通信，设计了两路串口通信接口，并编写了相关测试程序，最终在线阵光纤激光相干合成系统中完成了四路1 064 nm激光的相干合成、扫描、跟踪实验。实验结果表明，该控制器搭载随机并行梯度下降（SPGD）算法，在光电探测器的配合下能够实现光纤激光锁相，控制主瓣能量变化优于±5%，锁相后主瓣能够完成±λ的扫描，扫描频率约为25 Hz，同时结合目标图像检测板完成了目标跟踪实验，实现激光相干合成条纹的目标跟踪。     

相位调制型光电音频检测方法的分析计算与仿真

分析了相位调制型音频光电检测方法的可行性,对四步移相法测量声音的光电转换方法进行了计算与分析。结果表明,该种光电检测方法在声音的光电检测应用过程中,振动膜片和探测器位置定位的选择对检测精度起着决定性的作用。该环节直接影响整个检测系统的声音频谱范围和动态范围。     

一种基于红外成像的船用光电指向器气密检测方法

为保证船用光电设备的安全可靠运行,针对船用光电指向器存在的气密问题,利用红外成像手段和CO_2气体对红外线较为敏感的特性,研究了一种气密检测方法。该方法采用帧间差分和局部熵差相结合的算法对泄漏处进行检测和定位,从而能够高效、准确地发现船用光电指向器的气密缺陷,起到维护设备稳定工作的重要作用。     

基于线阵CCD的测隙装置设计

在工业现场，传统的测量方式不能快速准确地测量微小尺寸。基于工业上小尺寸测量的需要，设计了一种可用于测量间隙的光电检测装置。用线阵CCD(Charge Coupled Device)作光电接收传感装置，单片机作主控处理器，对齿轮和高频淬火感应器之间的间隙进行在线非接触测量，取得了较好的测量效果。该方案适用于成本低但测量精度相对要求较高的场合。     

迈克尔逊干涉仪干涉环纹光电计数器的研制

利用干涉环纹明暗交替变化的原理,设计制作了可以用于迈克尔逊干涉仪的干涉环纹计数的光电计数器,利用此仪器可以精确高效地实现干涉环纹的计数,减少了由于人眼进行干涉环纹计数的误差,提高了实验稳定度和精度。我们将制作的干涉环纹光电计数器用于基于迈克尔逊干涉仪的激光波长实验,结果表明采用光电计数器之后,实验精度比裸眼探测明显提高,百分差缩小37.5倍,标准差缩小近3倍。     

Acoustic-based damage detection method

Most of the structural health monitoring (SHM) methods is either based on vibration-based and contact acoustic emission (AE) techniques. Both vibration-based and acoustic emission techniques require attaching transducers to structure. In many applications, such as those involving hot structural materials for thermal protection purposes or in rotating machines, non-contact measurements would be preferred because the operating environment is prohibitive leading to potential damage in contact sensors or their attachments. In this paper, a new non-contact, acoustic-based damage detection method is proposed and tested with an objective that the proposed method is able to detect the location and extend of damage accurately. The proposed acoustic-based damage detection method is a direct method. In this proposed method, changes in vibro-acoustics flexibility matrices of the damage and health structure are used to predict the location and extend of damage in the structure. A case study involving actual measured date for the case of a fixed–fixed plate structure is used to evaluate the effectiveness of the proposed method. The results have shown that the proposed acoustic-based damage detection method can be used to detect the location and extend of the damage accurately.     

基于最大和最小光强图像的偏振去雾方法

相对于传统光学探测技术,偏振探测在目标探测、识别方面有着独特的优势。针对雾、霾等天气下图像退化的问题,提出一种利用偏振信息的图像去雾方法,通过获取3个角度下目标的偏振图像,求解出场景目标的斯托克斯矢量,从斯托克斯矢量与穆勒矩阵的关系出发,分析偏振图像光强随着偏振角度的变化规律,获取最大和最小光强下的正交偏振图像,利用偏振滤波和亮通道先验方法分别估算大气光偏振度和其无穷远处大气光强值,最终重构出无雾图像。实验结果表明,在雾霾天气下,利用获取的正交偏振图像能够重构出清晰的图像,且重构图像的平均梯度和边缘强度均提升了约3倍,灰度标准差提升了约88%。     

地面最小操纵速度试飞光电测试方法

针对地面最小操纵速度试飞的光电测试需求,提出一种基于机载摄影测量与地面光电跟踪测量相结合的光电测试方法。简要介绍了地面最小操纵速度试飞光电测试系统设计;详细论述了系统标定、地面跟踪目标自动检测、基于机载摄影的飞机偏心距测量、基于光电跟踪测量的飞机航迹与速度测量等方法原理;总结了飞行试验测试实施流程;最后开展了飞行试验验证。试验结果表明,该方法有效可靠,可提供直观的飞机侧偏过程画面,实现飞机偏离跑道方向优于2 mm、高程方向优于2 cm和航向优于5 cm的定位测量精度,完全满足地面最小操纵速度试飞对光电测试数据的完整性、直观性和准确可靠性等要求。     

激光微角偏移测试系统研究

针对火炮出厂前的校瞄工作存在自动化程度不高、测试结果分辨率和精度低的缺点,设计了一种新型激光微角偏移测试校瞄系统。该系统由位置灵敏探测器(PSD)、准直平行激光管与二维精密旋转控制器构成。采用光电转换和信号处理技术,可实时获取火炮身管轴线的微角偏移量;利用相对简单的方法完成了高精度的测试,有效地改善了传统校瞄方法的不足。实验测试结果表明,该系统可在炮管仰角0°~70°范围内全程测试微角偏移量,其分辨率可达到0.001°,可广泛应用于不同口径火炮身管轴线的校瞄工作中。     

基于Sagnac光纤干涉仪的管道泄漏检测和定位技术

研制了一种基于Sagnac干涉仪的分布式光纤传感器,可实时进行管道泄漏检测与定位.阐述了该传感技术的工作原理和泄漏点定位方法,并推导了泄漏引起的光信号相位变化表达式。管道泄漏实验结果表明,水压为0.3MPa时,该技术能有效地检测到管道泄漏的发生并准确定位。     

T型架光电经纬仪动态精度检测方法的研究与应用

根据动态精度靶标的机械结构和由a,b,θ角计算出来的光电经纬仪回转中心的空间位置,结合T型架光电经纬仪的机构特点,采用偏心的方法对其进行动态精度的检测。通过对某型号光电经纬仪的实际检测,验证了该方法的正确性。     

冷却塔风机传动轴断裂监控系统设计

为解决冷却塔风机传动轴运行过程中断裂甩出的问题,在分析传动轴断裂现象及原因的前提下,提出了在联轴器上安装扇形片,以槽型光电开关为信号采集元件,以可编程控制器为信号处理元件的传动轴断裂监控新方法。利用槽式光电开关反应速度快,不受环境光影响的特点,提高监测的精准性;利用交错的扇形片相互旋转时夹角缝隙对旋转角度的放大作用,将联轴器细微错位放大,提高系统监控的灵敏性。监测系统实现了对传动轴断裂的预先判断,程序控制风机停机报警,保护传动轴及相关设施。     

基于偏振分束成像的旋光角度场测量技术

 为了精确地测量旋光效应中偏振光的旋光角度及其分布,提出了基于偏振分束成像的旋光角度场测量新方法。分析和推理论证了旋光角度场测量理论基础,设计构建了光电检测验证系统,即根据偏振光分束原理,借助于高清晰度CCD采集图像,由计算机对图像进行中值滤波和基于奇异值的匹配处理,再采用“差除和”信号处理以消除光源波动的影响,得到检测结果。实验结果表明,与传统的测量方法相比,该方法不受光源波动的影响,能精确、快速地检测旋光角度二维分布场,并具有很好的线性,数据的均方差仅为传统测量方法的40%。