基于叶尖定时数据奇异值分解的振动事件识别

叶尖定时数据自动化测量及处理是旋转机械在线监测和智能运维的必要环节,快速、准确判断叶片振动类型,实现振动事件识别是数据自动化测量及处理的关键。提出了一种基于加窗叶尖定时数据奇异值分解的振动事件识别方法,仅需单只传感器准确识别叶片同步、异步振动事件。基于不同叶片叶尖定时数据时延特性,加窗构造了“类重构吸引子矩阵”,根据矩阵奇异值特征实现振动事件识别。开展了方法仿真及实验验证,仿真与实验结果一致性良好,压气机试验件测试数据表明,叶片发生振动事件时第1奇异值增大为7倍以上,其中发生异步振动事件时第2奇异值增大为14倍以上,提出方法能够准确识别叶片同步、异步振动事件。

基于最小二乘图像坐标修正的中阶梯光谱仪谱图还原算法

中阶梯光谱仪具有交叉色散特征,二维谱图还原是决定其波长测量准确性的关键环节,但是环境变化、加工装调等引起的光斑坐标变化对谱图还原精度造成严重影响。本文提出了一种基于最小二乘图像坐标修正的中阶梯光谱仪谱图还原算法,首先提取校准汞灯光源多波长光斑质心坐标,利用理论像点和实际像点坐标构建系数矩阵,通过最小二乘法估计获得二维像面的平移、缩放、旋转系数,再采用多项式拟合减小残差影响,实现不同波长光斑的图像坐标修正,进而实现波长精确解算。实验结果显示,该算法能有效提高中阶梯光谱仪的谱图还原精度,在模拟较大装调误差条件下,修正后坐标与理想坐标偏差小于0.6个像元,证明了该算法具有较高的精度。

无转速同步下叶片同步振动参数辨识误差修正

叶片振动非接触在线测量是保障大型旋转机械健康高效运行的重要环节,振动参数的精确辨识是叶片振动高精度测量的关键。无转速同步下,传统基于叶尖定时的叶片同步振动参数辨识方法忽略了叶片振动带来的时间误差,直接影响了参数辨识精度。为修正无转速同步下的叶片同步振动周向傅里叶拟合误差,提出了一种改进的叶片同步振动参数高精度辨识方法。利用叶片振动角位移,修正叶片到达时刻,优化传感器之间的振动位移差测量模型,提高了叶片振动幅值及振动倍频的辨识精度。开展了仿真和实验验证,二者结果一致性良好,在振动倍频值10、6、5处,改进方法与传统方法相比,信号恢复精度分别提高11.79μm、5.21μm、3.26μm,所提方法具有良好的误差修正效果。

一种基于重投影和3D-DIC的曲面变形测量方法

传统双目立体视觉测量基于立体校正进行三维重建,测量精度受标定参数精度、插值精度以及双目传感器结构的影响很大。在进行曲面尤其是大曲率ROI变形测量时,立体校正过程会导致立体图像对中不均匀变形信息的损失或者过度拟合,进而影响测量精度。为此,本文发展了一种基于重投影和3D-DIC,适用于曲面变形测量的无需立体校正或外极几何约束校正的高精度立体匹配方法。同时,这种方法也可推广用于含有不均匀变形的时序图像对的高精度匹配。具体地,本文提出了二阶变形参数初值估计方法,二阶变形参数初值生长匹配策略,全局立体匹配和时序匹配策略;进一步,给出了不依赖于立体校正和极线校正的特征点三维重建方法,全局变形场及局部应变场的计算方法。实验证明本文所提方法可实现一定曲率曲面的高精度变形测量,测量系统在一定景深内能够实现小于1μm的平均测量误差。

一种新型线结构光传感器结构参数标定方法

本文提出了一种以一个简单的一维工作台和齿形靶标标定线结构光传感器结构参数的新方法 ,并用罚函数约束求解出参数。该方法对可见光和不可见光的场合均适用。操作简单 ,速度快 ,不需要其它仪器辅助测量光平面上点的坐标。实验证明 。

涡轮带冠叶片多通道叶尖间隙测试技术研究

带冠叶片因具有增加叶片刚度、减小二次损失等作用而被广泛应用于航空发动机等重大旋转装备,其叶尖间隙参数的多通道高精度在线监测是确保发动机运转时安全和效率的重要一环。为了实现这一目的,同时抑制带冠叶片轴向位移对间隙测量的不利影响,设计了一种一字型芯极电容传感器,并在改装篦齿的基础上以平行平板电容原理建立了叶尖间隙测量模型。搭建了利用一字型芯极传感器的12通道间隙测量系统,并在模拟篦齿盘上开展了3 mm测量范围内的标定和±1 mm轴向位移下的精度测试实验,结果显示开发的间隙测量系统测量精度优于45.4μm。最后完成了真实发动机带冠叶片三级共12测点的叶尖间隙同步测量台架试验,结果表明提出的12通道间隙测量系统具备高可靠性和重复性,满足带冠叶片叶尖间隙测量需要。

基于叶尖定时的叶片动应力反演方法

基于叶尖定时的测振系统能够实现旋转叶片振动参数的非接触测量,在此基础上提出了利用建模获取叶尖振幅和叶片动应力分布关系,进而反演叶片动应力的方法.首先,利用有限元模型获取了叶尖振幅和叶片动应力分布的关系,为叶片动应力的反演提供了依据.然后,通过应变片测试实验对叶片有限元模型与动应力反演方法进行了验证.结果显示,采用有限元建模的方法可以实现叶片动应力的反演,满足航空发动机叶片动应力非接触测量的要求.

叶尖定时旋转叶片实时振动测量技术

设计了一套基于叶尖定时传感的旋转叶片振动测量系统。系统主要由光电传感系统、数据采集与预处理系统、叶片振动数据处理系统三部分组成。叶尖定时传感器采用单根光纤发射、多光纤接收的 Y 型结构,并用高性能专用集成芯片完成弱光信号的放大检测,使传感器信噪比大于500,信号带宽大于 50MHz。利用 CPLD 和 DSP 技术,实现了叶尖定时信号的高速实时采集与处理;建立了同步共振条件下叶片振动的数据处理模型,实现了叶片振动的实时监测。整套测量系统在现场某大型压气机上进行了原理性验证,在转速高达 9210rpm的情况下测得的同步共振最大幅值为 0.4231mm,接近于同等条件下国外的测量结果,从而验证了整套测量系统的可靠性。

CCD 摄象机参数标定新技术

提出了一种新的高精度的摄象机光学参数及几何参数的标定方法，利用透视变换理论建立了摄象机数学模型，首先用牛顿高斯非线性搜索方法求解摄象机畸变系数和一个中间矩阵，然后从中间矩阵中分离出其它模型参数；为解决非线性搜索的初值问题，采用线性化方法、简单迭代法求得中间矩阵的初值。理论及实际应用表明，该标定方法速度快、精度高。

基于PLL载频跟踪的电容式叶尖间隙测量技术

针对电容调频式叶尖间隙测量中存在的杂散电容问题和叶尖间隙信号的在线检测需求,设计了基于锁相环(PLL)载频跟踪的测量方案.方案中PLL无差载频跟踪环路能够有效地抑制杂散电容造成的缓慢载频漂移;选择1,MHz的中频频率将信号带宽提高到200,kHz,并设计了峰值采集控制时序以提高系统测量效率;理论推导出并用实验数据验证了信号的非线性模型.模拟实验结果表明,测量系统灵敏度高,具备了高速在线检测能力.

拔丝模孔形计算机视觉检测技术

拔丝模是拔丝工业中的重要零件，是控制拔丝精度的关键，目前一般用显微镜或投影仪检测孔形质量，检测精度低、速度慢。文中论述了用计算机视觉检测技术实现拔丝模孔形全自动测量的方法。作者依此完成了“拔丝模孔形自动测量仪”的研制与开发，研制出的仪器已交付天津市金刚石工具厂实际使用。实际应用结果表明，用视觉检测技术开发的“拔丝模孔形自动测量仪”测量精度满足实际要求，速度快。

摄象机参数高精度求解方法

提出了一种新的高精度的摄象机参数的求解方法。文章利用透视变换理论建立了摄象机数学模型，模型中考虑了摄象机镜头的径向畸变和切向畸变，首先利用牛顿—高斯非线性搜索方法求解摄象机畸变系数和一个中间矩阵，然后再从中间矩阵中分离出其它模型参数；为解决非线性搜索的初值问题，采用线性化方法或简单迭代法初求得中间矩阵，从而加快了非线性搜索的速度，提高了非线性搜索的精度。理论及实际应用表明，该摄象机参数的求解方法速度快、精度高。

航空发动机旋转叶片振动监测系统研究

介绍了叶尖定时测量旋转叶片的原理,设计的光纤束式传感结合光电接收实现了高精度的弱光检测。基于"5+2"传感器均布方案,利用双速率对叶片振动信号进行采样,通过"5+2"处理算法实现了振动频率的准确辨识,并在某航空设备上进行了高速模拟转子实验,实验表明测得频率与应变仪结果一致。

基于参考像面法的CCD摄像机标定新技术

摄像机标定是计算机视觉检测中必不可少的步骤。在现有的摄像机参数标定算法中,纯线性算法标定速度快,但标定精度不是很高;相反如采用非线性搜索算法,标定精度高,但存在标定速度慢以及会出现不收敛现象。通过对现有线性标定算法的研究,提出一种既考虑摄像机的径向和切向畸变,又能实现全线性化求解的全新标定算法——参考像面法。经验证该方法标定速度快、精度较高、算法健壮,适用于大型视觉系统多摄像机的快速标定。

线结构光传感器结构参数标定的新方法

本文提出了一种简单、快速、高精度的线结构光传感器结构参数的标定方法．为求得光平面和摄像机间的位置关系，设计了一种简单、实用的梯形靶标，以测量光平面上点的坐标，并采用罚函数约束求解参数．该方法对可见光和不可见光的场合均适用．实验证明，这种方法具有较高精度．

光纤干涉测距系统及其定位信号处理

提出一种将目标定位过程和测量过程分开的绝对距离测量系统。系统引入光纤干涉方法提高了其柔性和抗干扰性能 ,并利用已精确标定的光纤组实现了量程的倍增 ,扩大了系统的测量范围。文中论述了系统的基本原理和数字化定位信号处理系统 。

焊条偏心在线检测与自动控制方法探讨

本文提出了一种利用电涡流传感器和线阵ＣＣＤ实现焊条偏心值的在线动态检测方法，论述了利用步进电机和偏心在线检测技术完成焊条偏心的自动控制技术。

基于激光阵列的运行车辆宽度投影轮廓在线测量方法

提出一种基于激光阵列投射与相机相结合的运行车辆宽度投影轮廓在线测量方法,利用龙门架顶端近红外激光器阵列向下垂直投射激光点,激光器阵列左右两侧各布置一台相机,实时拍摄地面上被测运行车辆遮挡后的光斑,通过对地面光斑投射情况的分析,采用图像分割、区域标记算法分割光斑区域,采用区域面积周长约束算法去除干扰区域,进一步采用质心配准算法提取边缘数据,分析计算得出车辆宽度,实现了运行车辆宽度投影轮廓的精确测量。现场测试实验结果表明,所提出的方法对运行车辆宽度投影轮廓的测量误差<1%,平均耗时低于10 s。与传统扫描式红外激光光幕的测量方法相比,所提出的方法具有安装结构简单、测量精度高、响应快、抗环境污染能力强、硬件成本低等优点,可直接应用于高速公路入口、汽车检测站等场景,为未来基于大数据的高速公路车辆管理、车型识别等提供有效技术手段。

视觉检测系统定位误差分离及修正技术探讨

介绍了视觉检测系统中的机械定位系统，讨论了两种定位方法──“硬件定位”（机械定位）及“软件定位”（定位误差的修正和补偿技术）。

一种新型光纤干涉测距系统及其定位信号处理

本文提出一种新型的光纤干涉测距系统 ,可以测量 1m以上的绝对距离。整个系统采用两部分干涉结构 ,分别对目标进行定位、光程调谐以及对距离的测量 ,并通过引入已精确标定的光纤进行光程倍增以扩大系统的动态范围。文中论述了系统的基本测量原理及其数字化定位信号处理系统 。