利用共焦成像原理实现微米级的三维轮廓测量

以普通光学成像透镜取代显微物镜 ,以针孔阵列 (5 0 0× 5 0 0 )取代单针孔 ,实现了全场并行共焦测量 .在数据处理上 ,采用了内插值三维重构算法 ,以及二次曲面拟合的系统误差校正算法 ,可以在较大的采样间距下获取较高的测量精度 .实验表明 ,系统的最大横向测量范围为 5mm× 5mm ,横向测量精度约为 13μm ,纵向测量精度约为 5 μm ,因此可大大提高测量视场及测量速度 .

评定二次曲面轮廓度误差的角度分割逼近法

提出一种基于角度分割逼近算法和粒子群算法计算二次曲面轮廓度误差的最小区域评定方法来准确评定任意位姿的二次曲面轮廓度误差。首先,给出了能够实现角度分割逼近算法的两条前提假设;基于假设,给出了更合理的算法网格布局递推公式。根据曲面轮廓度误差的定义建立了误差评定的精确模型。然后,采用角度分割逼近法求取测点到拟合二次曲面轮廓的距离;通过粒子群算法,以所有的点与二次曲面距离中的最大值为适应度值拟合出二次曲面一般方程,并实现被测轮廓与理论轮廓位置的匹配。最后,采用上述方法对某抛物面天线进行了评定,并与参数分割法、SMXInsight和最小二乘法进行比较。实验结果显示:该方法测得的天线轮廓度误差为0.659 8mm,比其它方法准确。结论表明:基于角度分割算法能够更有效地评定任意位姿二次曲面轮廓度误差,计算准确、迅速,而且无需确定待分割区域。

基于投影圆度和遗传算法的空间圆柱面拟合方法

针对空间圆柱面拟合非线性强、鲁棒性差和稳定性弱的问题,提出基于投影圆度和遗传算法的空间圆柱面拟合方法。首先,通过坐标变换计算圆柱面在平面上的投影圆度。然后,借助遗传算法的全局寻优特性快速搜索最优投影圆度所在平面的法向量,进而利用平面投影计算空间圆柱面的半径及轴线方程。最后,利用坐标逆变换得到原始坐标下的空间圆柱面特征参数。由于空间圆柱面投影圆度只与投影平面法向量的方向角有关,因此只须合理设置法向量方向角的取值范围,即可使得解空间覆盖所有位姿的空间圆柱面。另外,遗传算法具有良好的全局寻优性和收敛性,在空间圆柱面拟合这类多变量非线性寻优问题中能够取得良好的效果。仿真实验和实际应用表明,相对于传统拟合方法,基于投影圆度和遗传算法的空间圆柱面拟合方法具有无须预估初值、鲁棒性强、拟合精度高和稳定性好等优点,是实现任意位姿空间圆柱面拟合的有效方法。

等雨量线的自动绘制方法

针对雨量站点及等雨量线的特征,讨论了一种新的等雨量线追踪途径。该方法首先用二次曲面对不规则站点雨量进行格网化,然后在格网上对等雨量点进行判断、追踪以及在追踪过程中如何消除追踪的二义性。最后对开曲等雨量线和闭曲等雨量线的起点、终点进行了判断。结果表明该方法提高了绘制等雨量线的质量,对于计算流域的面雨量具有重要实际意义。

机载激光扫描测高数据滤波

机载激光扫描测高数据的滤波和分类是获取高精度数字高程模型的关键,也是国际上目前研究的重点和难点之一。本文详细研究了机载激光扫描测高数据滤波的方法,对现有各种滤波算法进行了综合评价,指出了现有方法的不足,在此基础上首次将"移动曲面拟合预测"滤波算法用于机载激光扫描测高数据滤波处理。试验结果表明该算法自适应性强,计算速度快,滤波效果好。通过对不同测区的数据进行实验,给出了滤波前后的对比结果。

一种通用二次旋转曲面面轮廓度算法

提出了一种通用求二次旋转曲面面轮廓度的算法。首先使用最小二乘法利用所有的测量点求出被测曲面的一般方程,根据被测曲面特征采用高精度算法从二次齐次变换矩阵求出一特定的特征值及其相应的特征矢量,则该矢量为二次旋转曲面的旋转轴线方向。然后以此方向作为被测曲面的基准轴线方向,确定出旋转及平移坐标变换矩阵。根据各参照曲面的特征,确定出被测曲面的面轮廓度计算公式。最后给出一个模拟实例以验证该算法的有效性。这一算法在数学模型建立过程中没有使用任何简化和近似的方法,所以不存在模型误差,仅有计算误差,具有精度高、算法稳定的特点,而且对被测物体的放置没有特殊的限制,在坐标类测量仪器中具有广阔的用途。

双曲面麻花钻数学模型及刃磨方法研究

提出了具有非直线刃的回转双曲面麻花钻数学模型的简化计算方法及钻头锋角合理定义点的选取 ,给出了双曲面钻型刃磨时其设计参数与刃磨参数的相互关系 ,并对此类二次回转曲面钻头提出了与传统的刃磨方法有根本区别的分层磨削插补成形的点磨削成形刃磨新方法。

透镜补偿检验的研究与分析

为了方便透镜补偿器的设计,从三级像差理论出发,推导出了求解透镜补偿检验二次曲面的初始结构参量之间关系的数学表达式.通过分析发现这些公式不仅包括了前人提出的补偿检验二次曲面的方法,也包括了以前没有提出过的方法.这些透镜补偿器既可以检验二次曲面,又可以检验高次曲面.用所提出的方法设计了一套补偿器,结果显示,当轴上波差1/108个波长,轴外波差1/13个波长时,该补偿器完全能够应用于实际中.

求解二次曲面消像差点的研究

对于二次曲面加工,都是在二次曲面的消像差点放置刀口仪进行阴影检验或与干涉仪对接进行干涉检验,这说明求解二次曲面的消像差点对于二次曲面的检验和检验方案的制定是非常重要的．利用三级像差理论和近轴公式,对二次曲面的两个消像差共轭点的求解方法进行了详细地研究,给出求解二次曲面的消像差点的各种公式、曲线图、光路图和表格,从中可以看出,这对检验二次曲面是非常有益的．

基于机器视觉技术的精确定位方法研究及应用

介绍基于机器视觉技术的某反射式多光束引导定位系统的工作原理和误差来源,并针对其误差提出了从硬件和软件两方面减小误差的方法: (1)采用高精度测量仪器校准关键零件位置精度,及采用有限元方法仿真技术获得关键零件的最小形变; (2)采用改进的边缘检测算法,提取精确边,减小因CCD器件本身物理性质带来的误差。通过以上措施,保证了系统精度。

兰州重离子加速器放射性次级束流线的改进与发展

介绍了兰州重离子加速器放射性次级束流线(RIBLL)投入运行以来的若干改进和发展。改进后的RIBLL的整体性能明显改善,提高了RIBLL分析放射性次级束流(RIB)的能力和精度,并使得RIBLL运行操作简便快捷、安全可靠。

工业测量中一种二次曲面的拟合方法

针对工业测量中二次曲面的拟合问题,阐述了二次多项式的标准化、二次项系数矩阵的特征值和特征向量求取、测量坐标与标准坐标之间的转换关系、特征向量与旋转角的关系等问题,提出了按特征值、旋转角和平移量为参数拟合二次曲面的拟合方法。算例表明了模型的准确性。

一种复杂二次曲面轮廓度评定方法

为了建立复杂二次曲面轮廓度评定中计算机数据处理的理论模型和实现方法,提出了一种不要求满足小误差假设、不使用微分线形化评定二次曲面轮廓度的方法。该方法首先通过最小二乘法得到一个初始二次曲面,然后用模式搜索对初始二次曲面系数进行调整,直到找到满足最小区域原则的理想二次曲面,其目标函数值作为被测曲面的轮廓度。在计算过程中使用坐标变换将一般型的二次曲面化为标准型,既简化了轮廓度的计算,而且被测曲面可以在测量范围内任意放置。对抛物面轮廓度评定表明目标函数随着模式搜索的进行逐渐减小,模式搜索得到的抛物面轮廓度值比用最小二乘法得到的轮廓度值小得多,因此该方法更好地反映了被测二次曲面表面形状误差。

托卡马克等离子体平衡的数值研究

为了计算HT 7U超导Tokamak平衡场系统物理参数 ,保证工程设计的可靠性 ,推广并改进了计算等离子体平衡的程序EQ 。

旋转二次曲面折射成像的球差分析

为研究旋转二次曲面及其透镜对轴上物点的成像质量,从二次曲面的标准方程出发,以折射定律为基础,导出了旋转二次曲面折射成像的精确球差公式,并由此计算了不同类型二次曲面及其透镜成像的球差,结果发现,旋转椭球面、抛物面和双曲面双凸薄透镜的成像质量都优于球面双凸薄透镜的成像质量.

旋转二次曲面折反折系统的基点和基面

为了研究旋转二次曲面薄透镜与二次曲面反射镜所组成折反折光学系统的成像问题,根据等效光学系统理论探讨了该折反折系统的光学性质,并对系统基点和基面的位置进行了计算,确定了该系统等效反射面、光心和焦点的位置,正确导出了系统的等效曲率半径、焦距和物像公式,发现旋转二次曲面折反折光学系统等效为一个简单球面镜,当焦点位于等效反射面的左方时,折反折系统是一个会聚光学系统;焦点位于等效反射面的右方时,是一个发散光学系统.

抛物面与球面折射成像的球差分析

从抛物面和球面的标准方程出发,以折射定律为基础,导出了抛物面和球面折射成像的精确球差公式;计算了抛物面和球面及其透镜成像的球差,比较分析了两种折射曲面的球差特性;发现抛物面相对球面有球差校正作用,且抛物面薄透镜的成像质量优于球面薄透镜的成像质量.

二次旋转曲面精密磨削原理与运动控制方法

针对旋转抛物面、旋转双曲面等非球面精密磨削加工技术难题,在旋转球面精密磨削方法研究基础上,提出旋转抛物面、旋转双曲面等非球面的展成与摆动复合的精密磨削新原理,使磨削主轴旋转中心线与曲线上磨削点的法线重合、磨削主轴的摆动中心点始终保持在旋转曲面的旋转轴上,从而避免原理性误差,通过理论分析证明该原理的可行性。对非球面展成与摆动复合精密磨削新原理的运动控制模型进行了讨论,构建具有在线自动检测功能的非球面精密磨削样机,应用在线自动检测功能,克服磨削过程中砂轮损耗对磨削精度的影响,实现磨削、检测自动化操作,一次参数设定就可完成整个磨削过程,提高了磨削效率。试验结果表明,磨削精度达到了令人满意的效果。

用圆锥曲面求解几何约束问题(英文)

通常大多数三维参数化CAD系统都只用平面和球面作为最基本的作图工具,这在某种程度上限制了三维参数化CAD系统的作图范围.通过引进一类新的作图工具,使得三维参数化CAD系统的作图范围得到扩大.同时证明了一个三维几何图形可以用平面、球面和圆锥曲面构造出来的充分必要条件是这个三维几何图形可以用一个三角化的次数小于9的代数方程组来描述.通过引进圆锥曲面作为新的作图工具,著名的三维Appolonius作图问题可以被完全求解.

苏州市GPS水准拟合方法的研究

采用高程拟合的方法求解GPS点的正常高,以苏州市GPS网为例,介绍了GPS水准拟合的原理与方法,并着重分析了不同数量的拟合点,不同分布的正常高拟合结果,将拟合结果与三、四等水准测量成果进行了比较,得出该方法可以达到国家三等水准测量的精度。