参数法P3P模型在视觉坐标测量中的应用

P3P问题的求解是视觉坐标测量系统建模的数学理论基础,传统上利用通用余弦定理和正弦定理求解.为快速精确地求取控制点三维坐标,提出一种利用参数法求解P3P模型解析解的计算方法,并将该模型应用到视觉坐标测量过程中,通过精确求解共线三控制点在摄像机坐标系下的坐标.进而求出与其位置关系已知的被测点三维坐标.介绍了该测量系统的结构、测量原理、计算模型、实验过程以及实验结果,并与传统的利用通用余弦求解模型的计算结果进行了比较,说明本计算方法不仅简单直观,而且精度较高,非常适合应用在视觉坐标测量过程中.     

多线结构光视觉传感器测量系统的标定

为实现大尺寸轧钢几何尺寸、形状误差、表面缺陷的实时检测,采用4个激光器和4个CCD摄像机搭建了多线结构光视觉传感器测量系统。针对多视觉传感器全局校准的关键问题,设计了特殊形状的靶标,提出了新的全局标定方法。利用交比不变原理获取光平面上多个标定点,同步实现视觉传感器的局部标定和全局校准。详细阐述了标定的基本原理和系统构建过程,分析了标定中存在的误差,并提出了减小误差的方法。实验验证系统重复测量精度在0.04mm以内,测量相对误差小于0.9%。     

大尺寸空间角度检测系统的现场标定方法

为了实现大尺寸空间异面直线夹角检测系统的现场标定,提出了基于待测对象的现场标定方法。结合一个具体的工程实例介绍了系统的测量方法,针对系统内部机器视觉子模块的测量对象提出了适于现场快速实施的标定策略。分析了影响系统检测精度的各项误差源,给出了系统标定板的设计加工方案。研究了系统的框架设计和标定板布局的合理性。设计了标定环节的数字图像处理流程,并给出了各个步骤的处理结果。实验结果表明,在光照条件为355lx的情况下,采用所提出的标定方法使视觉检测系统的误差均值由0.065123°缩减为0.00219°,补偿效果满足要求,系统对于间隔7m的异面角度的标准测量不确定度为0.114°。     

采用液滴分析技术定量检测水中溶解氧的研究

在原有光纤-电容传感器的基础上,引入了光纤溶解氧(DO)传感器,在保持液滴分析仪原有结构的情况下,可同时获得水质的定性和定量信息。基于液滴分析技术(DAT)对水中30种不同浓度的DO含量进行了检测。实验结果表明,基于DTA,采用光纤DO传感器检测液体的DO含量是有效的。在考虑温度影响时,二次多项式拟合模型效果最佳,系统的灵敏度可达0.1mg/L,最大相对误差为2.38%。     

半壳结构金纳米膜的局域表面等离子体共振效应

采用纳米模版印刷术和化学自组装技术制备了半壳结构的金粒子膜.利用场发射扫描电子显微镜和光谱仪等测试手段对样品的结构和光学性质进行了分析.研究发现，该结构的金膜所具有独特的局域表面等离子体共振效应取决于样品的粒子大小、间距等微观结构，且其峰值吸收波长对其周围环境介质的介电常数变化十分敏感.实验结果表明，粒子排列均匀的亚单层膜结构是控制光学性质稳定的关键. 关键词： 局域表面等离子体共振 半壳结构 纳米模版印刷术     

微靶装配中靶球几何量的高精度测量

为满足微靶装配过程中靶球和靶腔相对位置的严格的要求,保障惯性约束聚变实验的成功,针对机器视觉的几何量测量精度很难达到5 m以下的不足,设计了利用具有亚m级精度的激光共焦测头对装配中的靶球进行采点扫描以获取其尺寸和位置的非接触测量方法,借助于在线监测系统运动轴的高精度定位,通过上下两个激光共焦测头的组合测量,并采用一种快速而准确的基于点阵插值细分和目标两级提取的测量算法,使在线监测系统的球体几何量测量精度达到了2 m。     

光纤－电容液滴分析技术用于水的盐度检测

基于光纤－电容液滴分析方法的原理,分析了光 纤信号与水中盐度的关系,研究了盐 度检测的可行性。利用菲涅耳公式推导了光纤信号与水中折射率的关系式,并由水中的盐度 与折射率的关系及对应的数据表,计算了盐度变化引起的光纤信号的变化情况。搭建了实验 装置,对20种不同盐度的溶液进行了实验,得到了20种溶液的光纤液滴指纹图及基于体积的 液滴指纹图。分析结果表明,随着水中盐度的增加,光纤信号值不断增大。利用4滴完整液 滴的光纤信号平均值分别建立了线性和二次多项式的盐度检测模型,通过比较两种模型的误 差,得出线性模型检测误差较小、效果较好,最大检测误差为0.37％ 。     

基于线结构光的大尺寸空间角度检测算法设计与实现

为了实现大尺寸空间异面角度的非接触精确测量 ,采用机器视觉的方法检测系统公 共基准与待测元素的夹角。首先, 分析了大尺寸空间角度检测系统的测量原理,沿被测元素公垂线方向应用线结构光的平面传 播特性在几米至十余米的距离内建立角度公共基准。提出了光学基准信息的提取方法。其 次,设计了待测元素的图像处理算法,采用两个视觉系统分别对标杆轴线与基准光线的夹角 进行计算。然后,为保证系统的抗干扰能 力和测量精度,研究了图像分割的在线阈值自适应选择方法,设计了具有较强抗干扰能力的 边缘提取算法和目标选择判据。最后,对系统测量精度进行了实验分析。 在物距为300mm、两测量工位的光照分别为182 lux和150lux的条件下,空间异面夹角测量重 复性精度为±0.0115°。实验表明,所设计的算法满足系统在线测量 的精度要求。     

用于液滴分析的光电液滴传感器的设计研究

介绍一种用于液体特性研究的光电液滴传感器(PLDS),其原理是基于插入液滴内部的光纤,及由滴头和环形极板构成的电容传感器。传感器中集成了二极管及部分处理电路,并对滴头及相关零件作了特殊的机械结构设计,从而能够有效地解决光信号强度损失严重、输出信号易受干扰、光纤位置不稳定、气泡影响液滴形状和滴头部件难以清洗等问题。同时,传感器中通过两路输入光纤引入了不同波长的光信号,通过可拆卸的环形极板便于进行CCD图像液滴分析。     

基于CCD的图像液滴分析技术的研究

液体的物理化学性质直接影响到其液滴生长,提出基于CCD的图像液滴分析方法。该方法通过CCD摄像机实时监测液滴生长过程中的轮廓变化情况,经图像处理系统对液滴图像进行预处理、分割和特征提取。提取了面积、周长、液滴长度、矩形度和圆形度等液滴轮廓特征参数,并用主成分分析（PCA）法对这5项指标进行了分析。结合实验,说明了该方法用于液体分析和鉴别的可行性。