一种应用于大尺寸测量系统的坐标系自动标定方法

针对现有方法在标定过程中过于繁琐的问题,提出了一种应用于大尺寸测量系统的坐标系全自动标定方法。该方法通过固定两个在测量单元局部坐标系已知坐标的测量节点作为标记靶,测量单元之间相互测量彼此的标记靶获得标记靶上的测量点在不同坐标系下的坐标值,利用这些坐标值建立三维几何约束,从而自动标定不同坐标系之间的坐标转换关系。借助于精密激光定位系统平台进行实验验证,结果表明,所提方法可以实现测量单元局部坐标系之间的自动标定,降低了坐标系标定过程中的人工成本。在距离测量单元布站区域约2 m,大小为5 000 mm×5 000 mm×500 mm的测量空间中长度测量的精度在0.46 mm/m以内,测试点三维坐标测量的标准偏差在0.026 mm以内,可以满足绝大部分工业测量的需求。该方法极大的提高了系统的标定效率,有望为具有自动标定功能的大尺寸测量设备的产品化提供新的理论基础。

近钻头随钻测量系统天线参数试验优化研究

近钻头随钻测量系统能够有效避免传统随钻测量系统所面临的数据滞后问题,而天线的参数设计及优化是提高信号传输距离及稳定性的重要因素。本文对某近钻头随钻测量系统的天线参数展开优化研究,通过试验探讨了天线线圈直径、线圈匝数、负载及磁芯等参数与信号传输距离之间的规律。试验结果表明发射线圈匝数为100匝及线径为0.8 mm,接收线圈为180匝及线径为1 mm,且需引入二级功率放大电路并采用铁氧体磁芯或磁片时,信号传输距离及稳定性最优。相关研究成果可为近钻头随钻测量系统天线的优化设计提供理论依据和实践指导。

综合物性测量系统数据记录程序对磁测量影响的研究

综合物性测量系统配套的MultiVu测试软件自带一款数据记录程序“Data Logger”,能在后台记录设备的工作参数.可以与磁测量工作同时进行,有助于测试人员掌握设备工作状态,确保测试准确,方便统计机时.但试验发现,程序在工作过程中会因记录数据量增多和采样间隔减小等原因,占用过多的硬件资源,甚至会导致磁测量的数据丢点和曲线波动.对照技术文档进行分析,产生影响的不是计算机原因,而是综合物性测试系统的Model 6000控制模块的处理能力存在瓶颈.因此,在使用数据记录程序时,需要合理选择记录数据量和采样间隔等参数,保证测试结果的数据质量.

双相机工业摄影测量系统测量场误差分析与现场评定方法

针对双相机工业摄影测量系统不同应用场景下实测精度与标称精度不匹配的问题,对系统网形结构进行了深入研究。通过研究发现:当物方测量点交会角大于45°,测量点与基线水平夹角介于28°~68°,竖直视角不超过23°,且测量点位于双相机工业摄影测量系统纵深方向[0.4B,1.3B]范围内时,测量点的精度较高,超过该范围,测量点的误差将变大。本文基于以上结论提出一种采用双相机工业摄影测量系统对测量场内规定位置标准尺长度测量,通过比较标准尺测量值与标称值差异,快速评定系统测量场精度的方法。试验表明,该方法能够快速准确地评定双相机工业摄影测量系统测量场精度,对于保证系统现场作业质量,提高现场作业效率具有重要指导作用。

全自动布氏压痕测量系统校准方法研究

以创新驱动和质量为先,加强量传溯源技术和方法研究,是我国计量发展规划的重要内容。开展全自动布氏压痕测量系统校准方法研究,解决其系统校准问题,满足力学性能试验中布氏硬度的检测技术要求,制定校准规范,实现全自动布氏压痕测量系统溯源,为国防工业、民用机械行业力学性能试验提供成功经验,发挥重要作用。

基于线结构光的零件三维尺寸测量系统

针对原有接触式三维测量技术测量时间长、效率低、对零件有损伤等问题,提出一种基于线结构光的零件三维尺寸测量系统。建立光平面数学模型,采用基于平面靶标的自由移动标定法标定光平面,利用基于Hessian矩阵的Steger方法对线结构光中心提取,通过坐标变换得到零件的三维尺寸。在Visual Studio软件中的Winform窗体应用设计三维测量系统的软件交互界面,搭建实验测量平台进行多个零件的测量实验。实验结果表明,对不同零件三维尺寸测量相误差均小于4%,提出的测量系统及方法具有较高的精度和稳定性,能够满足工程应用。

无线数字测量系统在转向架检修过程中的应用研究

1研究背景传统的转向架检修过程中,在作业工序数据采集环节,通过手工记录数据,并逐个手抄填录至检修管理系统表单内。传统的采集方法存在测量数据量大、录入时间长、无法做到实时收集、数据记录以及二次录入过程容易造成数据失真等问题,严重制约了作业效率提升,无法达到质量管控要求。伴随国家铁路大发展,车辆检修任务随车辆配属数量逐渐增加而增多,其对应的转向架检修测量也日益增多。随着智能检修技术的发展和推广,对实时测量数据的收集和处理分析工作要求越来越高,采用新手段、新技术,提升测量效率和质量的需求迫在眉睫[1]。

数控机械加工阶段在机测量系统设计

数控机械加工是现代制造业中重要的工艺之一,而在机测量系统则是确保数控机械加工过程质量的关键组成部分。文中探讨了数控机械加工阶段在机测量系统的设计与研究。首先介绍总体设计、硬件设计和软件设计;其次进行误差分析和系统测试,并对测试结果进行了分析;最后得出结论,强调了在机测量系统在数控机械加工中的关键作用。

基于小型无人机的航磁测量系统研发及试验应用

高精度磁力仪是观测地磁场的基本仪器,也是开展高精度磁法测量的核心装备,广泛应用于放射性矿产勘查、多金属矿产勘查以及基础地质调查等领域。为实现在无人机平台上搭载高精度磁力仪开展航空磁测,满足铀资源及多金属等综合矿产勘查的需求,提高空白区和低工作程度区铀资源勘查效率,提出了一种基于FPGA芯片和STM32单片机的高精度磁数据采集系统设计方案,突破了高精度测频和数据采集系统小型化等关键技术,实现了设备小型化和低功耗。通过设计整形电路和FPGA内部基于多通道时间内插法的测频算法,实现了拉莫尔频率的高精度测量,进而得到了高精度的磁场数据;通过设计信号分压电路和24位A/D转换电路实现了磁通门三分量数据的高精度采集。基于STM32单片机实现对磁总场、三分量及辅助测量数据的采集和存储。经测试,该数据采集系统可实现15000~105000 nT磁总场数据和-100000~100000 nT三分量数据的采集。设计了小型集成化的磁数据采集系统机箱,对数据采集板、电源板和数据接口进行了系统集成,该系统和国外商业化产品相比,体积减小了45%,重量减小了71%,功耗降低了51%。在黑龙江某地区开展了试验飞行,磁静态噪声为0.004 nT,航磁动态噪声一级资料占比95.88%,数据质量可靠,满足基于小载荷无人机平台开展高精度磁测的需求,可为今后开展高精度磁测提供技术装备。

运载火箭测量系统综合化设计与实现

针对运载火箭传统测量系统设备功能单一、工作体制固化、体系架构封闭等问题,通过对系统技术特点、技术迭代过程和局限性的分析,基于运载火箭平台约束条件,提出一种适合当前应用的基于综合电子的开放式系统架构;其次,完成了基于该架构的综合射频终端研制,实现了小型化、轻质化、低功耗、可灵活扩展的综合化测量系统。所设计系统能够满足总体应用需求,在航天领域具有广泛的应用前景。

基于双线激光测量系统的滚波成熟断面特征分析

为深入研究坡面薄层水流的滚波特性,该研究对坡面薄层水流深度测量系统的精度进行标定,并将其优化为双线激光水深测量系统,在3种坡度和6种流量条件下,采用非接触式测量方法实时测量滚波成熟断面位置的水深。结果表明:坡面薄层水流深度测量系统的精度确认为0.473 mm/格,双线激光水深测量系统的最佳间距为0.04 m。流量和坡度显著影响滚波波速、波高、波高差值及频率,流量的影响(效应量0.655~0.963)大于坡度(效应量0.232~0.874)。坡度显著影响波长,而流量对波长无显著影响。波速随流量增加而增加,但随坡度增加,流量对波速的影响降低。在不同坡度条件下,波高对流量的响应各异。3°坡度下,波高随流量增加先增高后降低,而在较大坡度下(9°和15°),波高处于小流量条件下(2~8 L/min)增幅较大,分别为3.74和4.63 mm。随着流量增大,3°与9°的波高差异增加,但9°与15°之间的差异则减小。此外,波高差值随流量增加显著增大,但随坡度的变化受到流量的影响差异呈现出先增大再减小的趋势。流量增加会导致频率增加,且15°坡度下增幅最大,为2.37 Hz。各坡度的频率差异随流量增大表现为先减小后增加,其临界流量值为8 L/min。小坡度下(3°)波长随流量波动增加,而在大坡度下(15°),较大流量会抑制波长发展。大流量条件下(16~20 L/min),各坡度的波长差异显著。该研究为提高坡面薄层水流测量精度,进一步探明薄层水流滚波的动力学特性提供理论依据。

基于轻量型移动测量系统的地外熔岩管3D探测与地表验证

熔岩管广泛存在于地球及地外天体,可为人类未来登陆地外天体提供天然庇护,地外熔岩管探测具有重要意义。然而,熔岩管探测存在许多挑战,已有的地球熔岩管探测方案设备不便携、自动化程度和工作效率低,难以用于地外熔岩管探测。针对上述问题,提出一种基于轻量型移动测量系统的熔岩管3D探测方法,利用穿戴式设备实现高效精细的地图构建和三维形态表达,并通过地球熔岩管探测进行验证。首先利用激光扫描高效获取熔岩管内点云,并基于迭代卡尔曼滤波算法生成熔岩管3D点云实时地图。然后结合地面滤波、管道壁提取、法向量估计等点云智能处理方法,实现熔岩管的三维智能化重建,并作形态学分析。选取海南省海口市的仙人洞及七十二洞作为地外熔岩管的模拟场景进行实验,结果表明,所提方法实现了熔岩管3D实时自主测图,生成的点云地图及3D模型相比于已有研究结果更精准、地貌形态细节信息更多,可更好地满足熔岩管的形态分析需求,有望为地外熔岩管探测提供基础。

面向光轴指向测量系统的光斑质心高精度实时解算方法

针对遥感卫星相机光轴指向测量系统的CMOS图像传感器易受空间环境影响,导致图像缺陷,进而影响光斑质心解算精度的问题,本文提出了一种高精度的光斑质心实时解算方法。仿真分析结果表明该方法能够准确地追踪图像中光斑位置的变化,从而验证了其分步解算策略的可行性。分别采用分步法、OTSU质心法和高斯拟合法对测量系统所采集的图像进行光斑质心的实时解算。实验结果显示,分步法的实时性好,光斑识别成功率最高,质心解算平均偏差和标准差最小,分别为0.026和0.029 pixels。该方法可以为光轴指向测量系统提供可靠的数据支撑。

基于智能手机的手持式树上苹果果径测量系统设计与试验

为解决现有接触式果径测量过程耗时,长时间测量精度容易受试验人员主观影响的问题,结合机械设计、串口通信、自动控制等技术设计了一款手持式树上苹果果径测量系统。该系统由手持式果径测量工具和数据接收APP两部分组成。在果园树上果径测量作业时,试验人员手持果径测量工具的握柄,通过按压握柄带动传动模块,夹持爪随之张开,从而实现夹持爪与被测果实表面贴合及果径测量,并通过蓝牙通讯来将数据传输到手机端APP以进行保存、删减、位置信息绑定及批量导出等操作。为衡量手持式果径测量工具精度,分别进行公制块规和苹果果径测量试验。公制块规测量试验结果表明,本文所提出的尺寸测量工具实现了亚毫米级别精度测量。苹果果径测量试验结果表明,测量误差随着果实尺寸的增加而增加,在测量成熟期果实时,尺寸测量工具获取结果的平均绝对误差(Mean square error,MAE)及均方根误差(Root mean squared error,RMSE)仍可控制在0.45 mm以下,可满足苹果果径测量精度需求。

三角阵列式组合光幕坐标测量系统的研究

提出一种三角阵列式组合光幕坐标测量系统,以解决传统组合光幕靶在坐标测量中存在稳定性差,结构复杂以及成本高等难题。给出了半光强角为3°的发光元件和探测阵列组成的光幕系统设计方案,分析了系统的元器件选型和光幕搭建中探测阵列的工作原理,推导出了三角阵列式组合光幕弹着点坐标的计算方法。研究结果得出在搭建光幕靶架的长宽为1.1 m时,实际光幕测量范围为1 m×1 m,系统可测量直径大于5.7 mm的弹丸;在仿真与对比分析后表明三角阵列式组合光幕坐标测量系统可行。

基于无人机遥感通信农业种植数测量系统设计

为了快速且准确地获取农业种植数量信息,基于无人机遥感通信技术对农业种植数测量系统进行了设计。系统主要由无人机飞行平台、飞行控制系统、遥感设备、地面监控站、无线电通讯系统和数据处理系统等几部分组成。对遥感图像信息的颜色和纹理特征的提取方式进行设计,并采用支持向量机(SVM)对种植数进行计算,使系统可以准确测量农业种植数。为了验证测量系统的性能,对其进行种植数测量试验,结果表明:系统对样本点统计的精度较高,可以用于大面积农作物种植数的测量。

堆外核测量系统裂变电离室线性响应研究

为满足先进反应堆堆外核测量系统中间量程测量通道灵敏度高、探测器灵敏区长、反应堆线性响应好的需求,采用多支灵敏区长度具有一定比例关系、同时机械结构完全相同的裂变电离室,进行热中子灵敏度标定和反应堆线性响应研究,以为核电厂实际所需长灵敏区裂变电离室提供一种在现有试验堆条件下进行其核性能试验的方法。通过测量不同灵敏区长度的裂变电离室热中子灵敏度和反应堆高中字注量率下的线性响应,对其热中子灵敏度随灵敏区长度的线性变化和反应堆线性响应进行试验验证。测量结果表明,裂变电离室热中子灵敏度随灵敏区长度呈线性关系,且在反应堆热中子注量率1.23×10^(2)~3.10×10^(10)nv(1nv=1n·cm^(-2)·s^(-1))范围内进行计数率模式和MSV模式线性拟合,裂变电离室最大线性度为-1.23%。

基于FPGA的高精度频率测量系统设计及应用

针对石英晶体微天平(QCM)传感器应用于气体检测需要高精度频率测量,设计了一种基于FPGA的高精度频率测量系统;提出了一种基于锁相环的等精度频率测量方法,降低了频率测量的理论相对误差;设计了频率测量系统整体架构,根据整体架构完成了基于FPGA的高精度频率测量系统硬件电路,设计了一种包括频率测量、通讯、程序固化等模块的嵌入式软件,实现了基于FPGA的高精度频率测量系统的集成,并将其应用于基于QCM的二氧化碳气体浓度检测;实验结果表明,频率系统测量绝对误差不超过0.35 Hz,误差平均值为0.268 Hz,最大相对误差为3.5×10^(-8),频率测量分辨率可以达到0.1 Hz,该系统测量误差较小,稳定性较好,在基于QCM的二氧化碳气体浓度检测中具有较好的应用前景。

三代核电先进堆芯中子通量测量系统对比研究

随着压水堆核电从二代、二代加发展到三代核电,堆芯中子通量测量系统对堆芯中子注量率的监测方式也由定期从压力容器底部插入探测器进行测量,改进为从堆芯顶部插入在线监测。文章通过调研国内主要的三代核电机组的先进堆芯中子通量测量系统,对比分析不同堆型系统在结构组成、功能性能等方面的差异,为其优化设计提供借鉴。

电动拧紧工具的测量系统分析

文章介绍了一种基于VDA 5手册的电动拧紧工具测量系统分析的应用案例,介绍了测量系统分析的概念,比较了两种常用的测量系统分析方法,根据电动拧紧工具的工作原理和测试场景,讨论了分辨力、公差带宽、参考值等手册中各项评价指标如何与电动拧紧工具技术参数灵活匹配。最后通过应用实例,例举了几种能力指数不合格的原因和改进方法,通过改进前后测试结果的数据和图形分析评估,验证了该方法的可行性和有效性。该方法同样适用于生产设备中测量传感器的测量系统分析。