北京航空航天大学 仪器科学与光电工程学院， 北京 100191
针对电连接器插针匹配过程中特征点存在的近似对称以及在不同图像间存在大角度旋转变换的问题，提出了一种基于六点特征数不变量的特征点匹配算法。将特征点分为凸包与内点两部分，利用凸包上的点在射影变换中排列顺序的不变性实现了凸包匹配，利用以凸包特征点为基准的内点特征向量的相似性实现了内点匹配。实验结果证明，提出的算法能够很好地实现对插针特征点的匹配，具有一定的鲁棒性。
电连接器 特征点匹配 特征数不变量 凸包 electrical connector feature point matching characteristic number invariant convex hull
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在微纳器件测试与计量标定领域, 很多问题都涉及到对微观台阶的高精度测量。白光干涉垂直扫描法具有非接触、精度高、速度快等优点, 基于此搭建了白光干涉微观检测系统。利用相移干涉理论, 解算出被测微观台阶的空间相对高度信息。通过中值滤波加间隔差分取极值的方法, 有效识别出台阶的左右两个边缘, 减小了脉冲等噪声带来的干扰。以C#语言编写了WPF形式的检测软件系统, 并对标准的微观台阶进行了多次实验。实验结果表明, 该方案测量的平均偏差稳定在2nm以内, 重复性精度优于0.5%。
微观台阶 轮廓检测 白光干涉 台阶边缘识别 micro stage profile measurement white light interference edge detection
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在电连接器插针缺陷检测系统中, 插针图像特征点的获取是检测关键, 为了实现插针位置的高精度检测, 提出了一种基于Zernike矩的插针特征点定位算法。通过增大Zernike矩的算子模板尺寸, 以及优化边缘阶跃模型, 提高了亚像素边缘检测算法的精度。将最大熵阈值法应用于Zernike矩边缘检测算法, 实现了自动选择最佳阈值, 解决了传统算法中手动调节阈值的低效率问题。对提取的亚像素边缘点进行拟合获得椭圆目标中心, 实现了插针的位置特征点提取。仿真实验与实际测试结果表明, 该算法能够实现图像边缘的亚像素检测和插针特征点的准确定位, 算法定位误差小于0.1个像素。
插针图像 边缘检测 Zernike矩 最大熵阈值 亚像素 pin image edge detection Zernike moment maximum entropy sub-pixel
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对传统的应变标定方法进行了分析, 发现其不适用于无封装光纤布拉格光栅(FBG)传感器的应变标定。提出了一种简易的无封装FBG传感器的应变灵敏度系数标定方法, 通过理论分析, 证明了该方法的可行性。选取能够覆盖解调仪解调范围的不同中心波长的无封装FBG传感器进行标定实验。计算了实验的A类不确定度、FBG传感器的线性度, 并分析了标定结果与理论值存在差异的原因。实验结果表明, 提出的方法在四支FBG传感器上均取得了3×10-3pm/με以下的A类不确定度和0.5%以下的线性度。
无封装FBG应变传感器 应变灵敏度系数 标定 A类不确定度 线性度 unencapsulated FBG strain sensor strain sensitivity coefficient calibration type A uncertainty linearity
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利用高精度的电容传感器设计了一种带有位移反馈的压电陶瓷精密微位移系统, 极大地矫正了压电陶瓷的非线性。设计了高精度的位移检测电路, 实时采集电容传感器的电容量并转换成数字信号反馈给DSP, 形成位移信息的闭环。结合带有前馈补偿的PID闭环控制策略, 矫正压电陶瓷的非线性特性, 进而实现微位移系统精密定位。对设计研制的微位移系统进行试验测试, 结果表明: 位移检测电路的电容分辨率可达0.0001pF, 微位移系统定位精度优于5nm, 校正后迟滞误差低于1.0%。
压电陶瓷 电容传感器 PID闭环控制 微位移 piezoelectric ceramics capacitive sensor PID control micro-displacement AD7745 AD7745
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提出了一种基于光切法的曲面划痕测量方法, 相对传统光切法, 能有效地提高划痕测量的精度.对传统光切法测量存在的不足进行分析, 对曲面上划痕的测量误差进行分析建模及仿真.结果表明, 传统光切法对曲面上划痕的测量误差会随着曲率半径和划痕宽度的变化而变化.实验选取不同曲率半径的精密零部件, 对其表面的划痕进行测量.发现当曲率半径越小, 划痕宽度越大, 传统光切法对划痕深度测量的误差越大, 而用本文所提方法测量的结果精度越高, 当曲率半径小于10 mm, 划痕宽度大于283 μm时, 利用该方法能减小超过1 μm的测量误差.
光切法 划痕 曲面 测量误差 建模仿真 Light-sectioning method Scratch Curved surface Measurement error Modeling and simulation 光子学报
2017, 46(11): 1112001
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针对传统Hough变换算法检测直线时容易出现误检的缺点, 提出一种基于改进Hough变换的直线检测算法。首先根据种子点的参数化结果, 对图像中的点实现聚类, 划分图像区域, 然后对划分在同一区域的点进行特殊区间的详细参数化, 确定直线参数, 最终将该直线周围的点置为背景点, 继续区域划分和直线检测, 直到图像中不再存在种子点。该算法实现了对不同区域的点进行特殊的、有针对性的参数化, 同一区域的点只允许对一条直线的检测投票。实验表明, 与传统的Hough变换算法和文献中算法相比, 该算法减小了误检率, 并且对断裂边缘具有较好的鲁棒性。
Hough变换 直线检测 误检 区域划分 断裂边缘 Hough transform line detection false detection region division fractured edges
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为了减小白光相移干涉法测量物体微观形貌时产生的误差，对极值法的搜索路径进行优化后与Carré相移算法相结合，提出一种基于白光干涉测试技术的改进Carré相移算法.该算法减小了光源扰动及电荷耦合元件散粒噪声带来的影响，且对相移器的线性误差不敏感，免去了相位解包裹过程，提高了运算效率.采用单刻线样块对扫描步距进行校准实现了光源中心波长的在线修正，减小了由于光源特性及环境扰动误差带来的影响.采用不同算法对标准粗糙度样块进行三维形貌恢复以及表面粗糙度的重复性测量实验，结果表明：该算法对表面粗糙度的测量结果较传统白光干涉算法准确度提高，测量重复性优于1%.
白光干涉 中心波长 线性误差 Carré相移算法 相位解包裹 White light interferometry Central wavelengh Linear error Carré phase shifting algorithm Phase unwrappng
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尾纤模块研磨质量对闭环光纤陀螺直接耦合光路的插入损耗和陀螺精度有着直接影响。从降低研磨砂纸的磨损程度及保证光纤端面均匀磨损的角度出发，在不同行星齿轮转速及不同研磨距离的情况下对尾纤模块几何中心点在研磨砂纸上的研磨轨迹进行了Matlab仿真分析，得出了一组优化的研磨参数，并进行了研磨实验。实验结果表明建立的研磨方程正确，同时证实行星齿轮转速为1r/min时研磨砂纸利用率高且磨损程度轻。
尾纤模块 研磨轨迹 研磨参数 MATLAB仿真 pigtail module grinding track grinding parameters Matlab simulation
哈尔滨工业大学,自动化测试与控制系,黑龙江,哈尔滨,150001
为了提高光学衍射法细圆柱体直径测量精度,用递归法建立了更精确的改进模型.运用改进模型测量细圆柱体直径时,克服了传统测量模型由衍射角引起的原理误差,提高了测量精度.光源的波长误差、暗条纹位置误差和透镜焦距调整误差均会产生测量不确定度,使用改进模型时的计算值分别为0.024μm,1.920μm和0.529μm.细圆柱体直径测量实验结果表明,基于改进模型的光学衍射法的相对测量误差在0.5% 以下,优于目前1% 的水平;测量不确定度小于2μm,与理论分析相一致.
直径测量 圆柱体测量 夫琅和费衍射 测量误差
