非接触式物体形状和尺寸自动测量系统的设计

随着时代发展,未来智能交通逐渐趋向无人驾驶化,而可视范围内物体自动测量在无人驾驶技术中占据重要地位。因此非接触式物体形态测量成为无人驾驶技术中的重点,要能实现实际物体与模拟物体的形状和尺寸在特定时间内、在空间距离及环境干扰下无限接近,现设计并制作了一种非接触式物体形状和尺寸自动测量系统。该系统使用JETSON NANO控制摄像头对图像分割后识别物体形状和测量尺寸,结合STC8A8K控制器对图像处理及激光反馈的数据进行分析,通过改变PWM波的脉宽来控制舵机的运动速度和运动方向,使得摄像头转动并寻找被测对象,并通过设置两个按键实现不同的功能。经过实物制作与测试,该测量系统的测量结果均在较小的误差范围内并能成功识别物体的形状。

基于非接触式电压测量的电压监测系统

非接触式电压测量方法不直接与线路的金属导体部分接触,能适应多种应用场景的电压监测。设计一种利用改进的非接触式电压测量技术对线路电压进行测量并将测量得到的电压波形用于线路故障电压诊断的系统。对传统的非接触式电压测量技术进行拓扑分析并对测量电路拓扑进行改进,能够不受耦合电容影响并准确地测量线路上的电压。由于目前单一的故障特征提取方法具有局限性,为了利用由非接触式电压测量技术测量得到的电压波形实现准确地对线路故障电压进行识别诊断,提出了基于集成学习的故障电压状态识别系统,利用多种特征提取方法提取非接触式电压测量得到的电压波形特征,其识别结果用于对线路故障进行预警和处理。针对该电压监测系统,设计了测量精度和故障识别测试,得到稳态平均误差为0.9%,故障识别准确率最高可达到93%,表明该电压监测系统具有较高的精度和故障识别准确率。

基于电场传感器阵列的输电线路电压非接触式测量方法

电压作为表征线路运行状态的重要参量,实现其灵活准确的测量对保证电力系统稳定运行至关重要。传统的接触式电压测量方法,因电压互感器体积较大、会产生电磁谐振和高频振荡、额外测量需断电安装等问题,对于海量化测量并不便利。相比较而言,非接触式测量不接触导线,更加安全和便捷,将成为未来电压测量的发展方向。文中提出了基于电场传感器阵列的输电线路电压非接触式测量方法,该方法为了解决导线位置信息未知的问题,设计了与导线方向垂直排列的电场传感器阵列;求解了含导线未知信息量的方程组;构建了比例系数矩阵,反推出导线电压瞬时值;分析了电场传感器对测量的影响;最后,进行了10 kV电压等级电压瞬时值仿真验证,结果显示最大测量误差为2.219%。

非接触式生理参数测量用于远程急诊分诊的可行性研究

目的 通过分析急诊患者危重症及轻症的就诊特征,评估非接触式生理测量及远程预检分诊的准确性,探讨远程协助患者就诊的可行性方法。方法 纳入重庆市急救医疗中心2022年6月1日至10月31日急诊科就诊的419例患者。根据急诊预检分诊结果分为危重症组(221例)和轻症组(198例),比较2组患者就诊信息特征的差异;用手机应用程序非接触式测量心率和呼吸频率参数,与接触式测量结果进行比较,评估非接触式测量心率及呼吸频率的准确性;与急诊科现场预检分诊分级比较,评估远程预检分诊分级的准确性。结果 轻症组患者中18~<45岁者明显高于危重症组,差异有统计学意义(P<0.05);危重症组患者中意识状态为“对声音刺激有反应”和“对疼痛刺激有反应”者均明显高于轻症组,轻症组患者多为“意识清楚”,差异均有统计学意义(P<0.05);危重症组患者主诉为“胸痛、意识障碍、便血”者均明显高于轻症组,轻症组患者以“关节痛”居多,差异均有统计学意义(P<0.05);2组患者排前3位既往史均为高血压、糖尿病、冠心病。危重症组患者既往有肿瘤、消化道出血病史者均明显高于轻症组,差异均有统计学意义(P<0.05);非接触式测量心率与接触式比较,差异有统计学意义(P<0.05);非接触式测量呼吸频率与接触式比较,差异无统计学意义(P>0.05);急诊预检分诊的危重症患者明显高于远程预检分诊,差异有统计学意义(P<0.05)。结论 非接触式测量的心率、呼吸频率准确性尚有待于进一步研究,但结合急诊患者的就诊信息特征,远程急诊预检分诊的可靠性将会逐步提高。

用磁阵列传感器去偏心误差的非接触式电流测量方法

磁性传感器圆形阵列是电流非接触式测量的有效方法,因为它成本低、重量轻、线性范围大、带宽宽和噪声低。针对现有阵列式电流传感器测量偏心时存在较大电流测量误差的问题,采用一种基于导线偏心位置的区域层次分析方法。通过对载流导线不同偏心位置,赋予磁传感器不同的权重进行输出叠加,与导线中心位置输出进行对比,求得最大相对误差为1.28%,传感器线性误差为1.04%,克服了导线偏心对电流测量误差的影响,证明了该方法的可行性。

灌装机轴承非接触式滚珠直径测量方法研究

针对食品灌装机上轴承滚珠人工测量时间长、精度低的问题,采用模块化方法设计一套非接触式滚珠直径测量装置。装置由滚珠上料机构、直径测量机构和下料机构组成,采用投影测量的方法对滚珠直径进行测量。结果显示,装置每次能够检测10组数据,测量准确率达到97%以上,工作效率为16~18 s/颗,符合实际生产的需求。研究为食品灌装机轴承精度的提升提供参考。

非接触式在机测量系统设计与应用

为了提高复杂曲面结构零件铣削过程中的在机测量效率,提出了基于线激光轮廓传感器的非接触式在机测量系统。首先,依据在机测量需求设计了测量系统的系统组成、数据通信方式和指令协同模式。然后,建立了传感器安装位姿校准数学模型,设计了非接触式校准流程,实现了传感器安装位姿的标定。最后基于典型飞机结构件加工过程完成了非接触式在机测量应用。在五轴立式加工中心进行了测量实验,结果表明系统允许的最大误差不超过±20μm,实验结果验证了所搭建的在机测量系统的实用性和有效性。

大型回转类零件圆柱度误差非接触式测量系统设计与应用

【目的】为解决大型回转类零件形位误差测量困难、采样不便等问题,针对大型回转类零件的圆柱度误差设计了一种适宜的非接触式测量系统。【方法】使用STM32单片机作为主控制器,设计定位夹紧装置配合激光位移传感器实现非接触式测量,通过LabVIEW软件平台对采集的距离信息进行数据处理和分析,同时设计出圆柱度误差显示界面以便于用户直观地查看测量结果。【结果】测量装置满足大型回转类零件的圆柱度误差测量,显示界面可实时显示测量截面的轮廓状态,并自动显示计算所得的圆柱度误差值。在面板中输入零件的圆柱度公差值,当测得误差值超过其公差值时,相应的指示灯会亮起进行提醒。【结论】该系统较好地解决了大型回转类零件非接触式测量的需求,具有较好的应用价值和应用前景。

基于非接触式测量技术的高强螺栓预紧力检测方法研究

为了研究非接触式测量技术检测高强螺栓预紧力的可行性,以8.8级M16高强螺栓为研究对象,采用有限元软件对高强螺栓施加预紧力进行了模拟,分析了不同螺栓预紧力下螺帽表面应变分布。通过电阻应变片检测试验测量了高强螺栓施加预紧力过程中的螺帽表面应变,将测量结果与模拟结果进行对比,验证了有限元模拟的正确性和螺栓预紧力与螺帽表面应变之间的线性关系。采用三维数字图像相关法检测了高强螺栓预紧力施加过程中的螺帽表面应变,并与有限元分析结果进行了对比。最后,采用正态分布完全样本可靠度置信下限计算方法得到了20%失效概率、50%置信度下的8.8级M16高强螺栓螺帽表面应变检测目标值。结果表明:采用三维数字图像相关法通过检测螺帽表面应变从而确定高强螺栓预紧力理论上是可行的。

几何量检测中非接触式测量技术的应用研究

随着我国机械零件精密度的逐步提高,对机械制造中的几何量检测工作提出了更高要求。通过对非接触式测量技术的运用,不仅可以提高测量精度,还能减少安全隐患的发生。基于此,本文重点分析激光测距法、视觉测量法、结构光法、光学干涉法、工业CT法等非接触式测量技术的应用,并对其技术进行分析与展望。旨在充分发挥非接触式测量技术的优点,不断提高其技术水准,助力几何量检测工作的顺利开展。

一种非接触式光学微腔液压测量系统

为满足在狭小腔室中测量液体压强的需求,设计了一种非接触式光学法布里珀罗微腔液压测量系统,其中,光学微腔采用双光子三维打印技术制备,膜结构尺寸仅为350μm,设计的膜厚分别为4μm和6μm。系统主要采用嵌入式设计与衍射光栅光谱模块互联,实时采集光学微腔干涉光谱信号,实现了高精度光谱动态解调。实验结果表明,室温(25℃)下,4μm膜厚的微腔液压灵敏度高达398 pm/kPa,系统分辨率可达35.5 Pa,重复性较好,有望用于生物医学眼压等应用场景。

一种新型非接触式电压测量装置研究

为消除配电网中非接触式电压测量面临的耦合电容导致的误差影响,本文设计了一种新型电压测量装置。装置专门设计了导电海绵材质的电压测量探头,确保与导线紧密贴合,建立稳定的耦合电容环境,为精准测量奠定了基础。通过建立串联电容模型,运用单片机程序控制电容分压电路的自动优化切换,将2次测量的电压数值带入模型进行计算,有效消除了耦合电容变量变动带来的影响。北侧电压信号经由高阻放大器、滤波器和移相器进行信号调理,最终传输至精密计量芯片,不仅增强了信号质量,还实现了数据的即时显示,提升了用户体验。样机测试验证了该装置的出色性能,测量误差低至0.5%以下,能够满足现场校验对高精度的要求;该新型非接触式电压测量装置操作便捷和实用性强,为配电网的电压和功率监测提供了强有力的技术支持。

监护仪体温传感器、非接触式红外线体温计与水银体温计测量结果对比

目的 比较监护仪体温传感器、非接触式红外线体温计与水银体温计体温测量值的差异性,为临床应用提供参考。方法 选取2021年9月—2022年8月在天津市某三级甲等医院发热门诊就诊的840例患者为研究对象,对患者同时使用监护仪体温传感器、非接触式红外线体温计与水银体温计进行体温测量,并比较三者间的差异。结果 3种体温计测量体温结果差异有统计学意义(P<0.05),分析发现,3种体温测量方法在夏季、冬季、发热组差异有统计学意义(P<0.05)。以水银体温计测量结果为金标准,监护仪体温传感器、非接触式红外线体温计的灵敏度分别是94.444%、79.914%,特异度分别是99.731%、93.279%。监护仪体温传感测量结果的灵敏度、特异度均高于非接触式红外线体温计(P<0.05)。监护仪体温传感器、非接触式红外体温计测得体温值与水银体温计测得的体温值差值相比分别有1.19%(10/840)、2.62%(17/840)的点在95%一致性界限以外。结论 在临床应用中监护仪体温传感器更适合替代水银体温计进行体温监测。

非接触式测量在弧形闸门安装检测中的应用

水利水电工程中弧形闸门安装检测空间位置关系复杂,而且涉及到高空作业,安装质量检测难度较大,高空测量作业危险系数也很大。文章因此提出了非接触式的基于Leica Nova MS60全站式激光扫描测量的检测方法。在经过一系列的方案研究、对比试验以及在实际工程中的应用,结果表明该非接触式检测方法效率高、实用性强、安全性好,为水利水电工程金属结构高精度、智能化的安装检测提供了新的技术支持和技术创新。

非接触式眼压计测量结果重复性的实验研究

本文首先介绍了非接触式眼压计的重复性检定方法,然后利用自主研发的基于标准模拟人眼的非接触式眼压计检定装置对六种不同品牌和型号的非接触式眼压计进行了重复性测量与数据分析。最后,针对检定过程中个别眼压计重复性超差的问题进行了测试与调整,并提出了相应的解决方法。

用于SiC MOSFET开关电压测量的非接触式电场耦合电压传感器

准确测量碳化硅(silicon carbide,SiC)金属–氧化物半导体场效应晶体管(metal-oxide-semiconductor field-effect transistor,MOSFET)开关电压是评估SiC MOSFET开关特性、计算开关损耗、优化变换器设计的关键。随着SiC MOSFET开关速度、耐压及功率密度的提升,开关电压测量难的问题逐渐凸显,因此对电压传感器的带宽、耐压和侵入性提出了新的要求。该文以SiC MOSFET的开关电压为研究对象,根据目前开关电压的测量需求,提出一种利用电场耦合原理测量开关电压的非接触式电压传感器,并设计混合积分电路对传感器输出信号进行电压重构。在此基础上,通过仿真和计算着重分析电场耦合电压传感器的结构和电路参数的设计依据。传感器带宽范围为5Hz~260MHz,量程为-1000~+1000V,输入电容约为0.73pF,最后利用双脉冲测试,将其与商用示波器探头的测量结果进行对比,验证电场耦合电压传感器的准确性。

激光非接触式大尺寸内径自动测量系统

为了解决大孔径的高精度检测问题,介绍了一种激光非接触式大尺寸内径自动测量系统。该系统具有灵活可控的运动机构、稳定可靠的定心机构、同步伸缩的支撑机构、对称协调的扫描机构,可实现轴向自动行走、高精度同轴定位和快速扫描测量。高可靠性的控制系统和无线传输模式使其实现了远距离的实时控制和可靠性测量。高精度的温度采集模块实时监测环境温度的变化,便于温度补偿。以VC++为平台的上位机软件,集数据处理与实时显示于一体,操作极其方便。另外,该系统采用相对测量原理、高精度激光位移传感器与标定好尺寸的测量臂相结合,使系统测量范围达到Ф580～998 mm。高精度的激光位移传感器实现系统的非接触式内径测量,测量精度高。通过对比实验和现场实验对系统的测量精度和重复性进行了验证。结果表明:系统的测量精度与FARO激光跟踪仪测量结果比较差值小于6μm,现场测量重复性精度小于7μm。能够实现管道内径几何参数的测量和管道表面的几何评估及校正。

非接触式回转体测量系统的路径规划

非接触式回转体测量系统,以三坐标测量仪为平台,在其基础上设计高精度转台带动工件回转,以光电非接触式位移传感器为测头,通过三坐标带动测头移动实现回转体的内外径测量。对于复杂外形的工件,测头的运动路径对测量效率和测量精度都有较大影响,针对多个台阶面的回转体测量过程中的路径规划开展研究,分析测头的运动路径对测量精度的影响,通过蚁群算法对测头的运动路径进行规划。实验表明,蚁群算法相对比较稳定,对于回转体零件的测量精度达到5µm,测量效率也有明显优势。

机车车辆静态限界非接触式自动测量系统

针对接触式铁路机车车辆静态限界规存在测量精度控制较难、操作复杂、效率低等问题,基于激光测距传感器和以PLC为主控单元,并结合测量计算机,研制机车车辆非接触式静态限界自动测量系统。在车辆的4个侧面分别布置激光测距传感器,传感器以电机传动的方式实现对机车车辆整个横截面的自动扫描测量;借助激光跟踪仪测量精密靶标,建立轨道中心坐标系;通过系统校准,消除误差,融合所有传感器的测量数据,求出截面各部分到限界的尺寸,完成静态限界测量。经现场实验验证,系统的测量精度达到0.5mm,实现了测量的高度自动化,很好地满足了机车车辆静态限界测量的要求。

高精度非接触式自动外径测量方法研究

针对我国目前零件产品在线检测自动化程度不高,无法完全和零件生产的精度和能力相匹配的问题,在研究非接触式测量原理的基础上,对高精度、大直径的零件产品特点进行分析,采用数字CMOS激光传感器的作为测量工具,提出了多台传感器并行的测量方法。同时,在不增加成本的情况下,分析研究了测量精度提升的改进方法。实验结果与分析表明,此高精度非接触式自动外径测量系统可以完成5μm精度的零件测量,自动判定合格并且声光电的方式报告判定结果。此系统提高了零件产品在线检测自动化程度,避免了人工测量的不足。