钢丝绳断丝检测仪器评估中标样制作方法研究

标准试样制作是钢丝绳无损检测仪器性能评估中的关键环节,其优劣决定了评估的效率和有效性。通过分析断丝检测流程、揭示影响仪器断丝检测能力的因素后,提出断丝配置的等相对差法和等绝对差法,比较了两者的适用性,等绝对差法对高精度仪器有效,等相对差法对低精度仪器有效。最后提出了评估中优选钢丝绳试样的方法。

仪器专业光电检测教学实验平台建设的探讨

针对测控技术及仪器专业设置光电检测实验教学的重要性和必要性,提出了利用引进装置和现已完成的科研实验装置构建以激光技术、光纤传感和数字化技术为核心的开放式、网络化、实用型光电检测实验教学平台。同时进一步建设面向未来、结合光谷情况、考虑光电子产业生产监控和质量检测的多功能实验教学平台。注重培养学生创新思维与实践能力,以便更好地满足高层次检测技术人才的需求。

通用串行总线及其在虚拟仪器中的应用

本文首先介绍了通用串行总线 (USB)的特点及应用 ,然后对USB设备的开发进行了阐述。最后以虚拟角位移测量仪为例 。

三维表面粗糙度高斯滤波快速算法

研究了三维表面粗糙度评定基准的数学模型及采用高斯滤波器得到三维表面评定基准的数字算法 ,提出一种新的用于三维表面的快速高斯滤波卷积算法 ,该算法利用了二维高斯函数的可迭代特性和可分离性 ,其优点是大大减少了指数运算的次数 。

高斯滤波稳健性能的研究与改进

以表面轮廓信号为例 ,结合图形和参数评估 ,研究了异常信号对高斯滤波性能的影响。引入稳健统计学的思想 ,对高斯滤波进行了稳健处理 ,并比较了几种稳健估计权函数对高斯滤波性能的改进。结果表明 。

直角坐标系下计算圆柱度误差的一种实用算法

建立了采样数据为直角坐标值、坐标原点可以任意选取、各离散采样点之间也不要求为等角度间隔情况下 ,圆柱度误差评定的最小二乘数学模型。通过精度分析 ,证明该模型具有理论的正确性与实际的可行性。

三维精密位移系统的设计

为满足精密位移的需要,研究开发了一种大行程、纳米级和计量型三维精密位移系统。采用模块化结构设计,即3个方向的驱动机构均采用完全相同的设计结构,分别称为X、Y、Z向一维工作台。位移系统在X、Y、Z3个方向采用粗、精两级驱动,并分别装有计量光栅。各方向粗驱动采用交流伺服电机配合精密丝杠和直线导轨进行,精驱动采用压电陶瓷微位移器配合柔性铰链进行,每个方向的两级驱动共用一套计量光栅,从而保证了位移系统的大行程、纳米级和计量型。介绍了位移系统的结构设计,分析了位移系统的位移分辨率、计量原理以及它的运动性能。实验表明,在40mm位移行程内,X、Y和Z向工作台两级驱动实际位移与设定位移之差分别不超过±0.030、±0.028和±0.033μm,验证了位移系统设计的有效性,为位移系统的设计提供了依据。

以正交衍射光栅为计量标准器的二维微位移工作台

提出以正交衍射光栅作为X Y二维位移工作台计量标准器的思想,阐述了正交衍射光栅作为大量程二维位置检测传感器的工作原理及光路布置方法,推导了光栅运动位移与所产生干涉条纹的相移之间的关系。介绍了工作台粗、细两级定位系统的组成结构:粗定位部分由磁悬浮平面直线电机驱动,细定位部分采用弹性铰支结构并由压电陶瓷驱动;通过分别对电机和压电陶瓷驱动范围与定位精度的分析,提出对工作台精密快速定位的方法。设计了一套对电机与压电陶瓷进行驱动控制和光栅信号进行处理的电路,并结合实际正交衍射光栅的刻线精度,计算了工作台位置检测的有效分辨率。最后,分析了当前几种典型压电陶瓷驱动电路的特点,提出选用直流放大电源的方式作为本系统高压驱动方法,并给出了高压驱动电路图。

PCB视觉检测系统中目标图像提取的研究

在PCB视觉检测系统中 ,为了达到实时检测 ,图像提取的质量是十分关键的。本文提出一种环型光纤光源 ,能提供光照均匀、光强可调、发热量小的照明 ,也对光强自调整方法进行了研究。通过理论分析和实验 ,论证了其对目标图像提取质量的作用。

无衍射光莫尔条纹准直、跟踪和定位系统的研制

由于无衍射光莫尔条纹技术具有高的对心分辨精度和适用于长、短距离测量的特点 ,在此技术的基础上研制了激光准直跟踪和定位测量系统。它具有抗强光干扰和抗机械振动的特点 ,并具有高的定位、定向精度 ( 0 .12 μm/ 5m)。

电感式测微仪的直接数字化处理研究

在引入电感传感器等效电路的基础上,推导了非理想载波和非理想电感条件下,电感式测微仪幅位移与相位移公式,仿真计算给出了相应的数值曲线。针对传统电感处理电路对输出信号近似处理的缺点,提出用同步A/D与椭圆拟合算法同时提取输出信号幅值与相位的方法。根据幅位移与相位移的特点,在实验基础上提出在电感零点附近采用相位移法识别位移,远离零点位置用幅位移法识别位移的方案。实验证明该方法在不换档或改变放大倍数的情况下,不仅极大地提高了测量精度,同时使测量范围覆盖了传感器的整个线性范围。

弹头发射痕迹计算机图像比对系统研究

弹头发射痕迹的比对是破获涉枪案件的关键之一 ,我国目前在这方面采用的方法都是依靠枪弹痕迹专家在比对显微镜下对所有待比的弹头逐一进行两两比对。这种低效的方法已无法适应形势发展的需要。本文介绍了一种新型弹头发射痕迹计算机图像比对系统 ,包括系统的硬件结构 ,软件功能以及主要技术关键及其解决方法。该系统较好地解决了原先的弹头发射痕迹比对方法中存在的问题 ,实践结果表明具有较高的应用推广价值。

考虑润滑和波纹度影响的球轴承径向刚度

建立了考虑波纹度影响的球轴承非线性振动模型,该模型可以用来仿真球轴承的径向刚度。该模型考虑了外圈的五个自由度,并且还同时考虑了流体弹性动力润滑(EHD)油膜的影响。仿真结果表明球轴承表面的波纹度使得球轴承的刚度发生周期性的改变,油膜虽然增大了刚度,但也只是增加了不到1%。最后还通过实验验证了润滑对轴承径向刚度的影响。

无衍射光电子标靶的直接映射标定方法研究

为了实现盾构机的自动导向,研制了一种新型无衍射光电子标靶,给出了该电子标靶系统的构成和姿态角测量原理。针对标靶光学系统难以确定精确光学中心的问题,提出一种新型标定方法,直接将全站仪激光入射在标靶中CCD上的光斑中心位置和全站仪的角度值联系起来,建立一一对应的映射关系数据库。工作时,由光斑中心位置可直接插值得到入射光线的空间角度,再结合电子水平仪读数,计算出标靶的实际坡度角、滚动角和水平方位角,并进而计算盾首中心坐标。结果表明,利用该方法对无衍射光电子标靶进行标定能够获得较高的标定精度,从而在标靶进行测量工作时获得较高的测量精度。

基于数字信号处理器的CCD自动增益调整

介绍一种CCD自动增益调整电路。根据CCD曝光时间与输出模拟电压的关系,DSP芯片通过调整数字控制电位计X9313器件来调整CCD驱动电路的频率,从而改变CCD的曝光时间,保持信号不失真。实验证明:该电路能够自动调整不符合采集要求的CCD增益,提高了测量准确度。

PCB瑕疵图象实时视觉检测方法的研究

在印刷电路板(PCB)视觉检测系统中,图象提取的质量和对瑕疵图象的快速而准确的识别是达到实时检测的关键因素。文章采用光纤光源作照明光源并用微机实时调整光源光强,提取高质量的目标图象;同时针对现有PCB瑕疵检测方法的缺点,提出了一种新的多参考比较法对PCB瑕疵图象快速识别。该方法运用数学形态学理论,有效地结合参考比较方法具有运算量小、计算速度快的特点和非参考比较方法在检测某些瑕疵上的优势。实验表明,该系统不仅极大地提高了识别速度,而且瑕疵检测范围也大大提高。

虹膜图象质量评价的研究

一幅虹膜图象采集后 ,首先要进行质量评价 ,再根据评价结果确定其是否可以用于虹膜识别 .将虹膜图象质量评价分为 3个部分 :虹膜检测、虹膜不可用区域的确定以及虹膜图象清晰度评价 ,即采用模板匹配法在图象中检测可能的虹膜 ,并利用虹膜图象的一些特征来校验其可信度 ;寻找虹膜与眼皮的边界线 ,计算虹膜被眼皮遮盖的面积 ,同时根据虹膜和瞳孔的边界参数来计算位于图象外虹膜面积的大小 ,以确定不可用虹膜部分的大小 ;用灰度差分累加和的方法计算瞳孔边沿的平均高度 ,以判断图象中虹膜的清晰程度 .实验结果表明 ,该方法能够有效地筛选出符合要求的虹膜图象 .

ISO5436-2的表面形貌评定基准

为了评价仪器的软件和整体性能,根据ISO软件测量标准(SoftGauge)5436-2,应用过程仿真、以及实测电加工表面和实测珩磨表面得到的标准数据,研究了采用不同方法获得的表面形貌即粗糙度轮廓的评定基准,分别为高斯滤波基准、最小二乘中线基准和最小二乘曲线基准。给出了不同基准下ISO 4287定义的表面粗糙度轮廓典型参数的评定结果,包括Ra、Rq、Rp、Rv、Rsk、Rku等,分析了几种基准下各参数相对于标准结果的计算偏差。计算结果表明:对于仿真数据,3种方法的计算精度都比较好,仅仅参数Rsk在两个最小二乘基准下偏差较大,达50%左右;对于电加工表面数据,高斯基准下的各个参数偏差最小,其它两种基准下偏差稍大,而相对偏差较大的是Rsk和Rp,其中Rsk分别为3.55%和-7.45%,Rp分别为-3.45%和3.95%;对于含有跳跃点的珩磨表面,3种基准下的评定结果都有较大偏差,其中求均值运算的Ra、Rq的偏差稍小,其它较大,经过剔除处理后,Ra、Rq偏差仍然相对稍小,Rsk和Rp由较大偏差明显减小为稍小偏差,而Rku、Rp偏差没有明显改进,仍约为40%。总之,3种方法对奇异点较敏感,对无奇异点的粗糙度轮廓的常用参数评定结果基本一致。在评定一般精度、表面无明显周期波纹度成分和较大奇异特征时,对于常用表面功能评定参数,如Ra、Rq,选用原理简单、实现方便的最小二乘拟合基准即可满足要求。

基于LabVIEW的圆锥滚子轴承装配高在线自动检测系统

文中介绍了研制的一种圆锥滚子轴承装配高在线自动检测系统,该系统由机械装置和控制系统等组成。机械装置依据装配高测量原理,自动完成被测工件的粗定位和精定位;控制系统由PLC完成工作过程控制,由工控机实现装配高检测和数据处理,工控机软件是基于LabVIEW虚拟仪器软件开发系统完成。实验结果表明,该系统测量精度为文中,测量效率为16 s/套。该装配高测量系统精度高、测量速度快、实现了无人在线检测,满足圆锥滚子轴承自动装配线中装配高自动检测的要求。

白光干涉表面结构测量仪的优化设计与应用

为测量微机电系统的表面结构,研制了一种基于白光干涉法的表面结构测量仪。设计了显微干涉仪,通过实验分析了显微干涉仪关键设计参数中的光源带宽、物镜数值孔径、孔径光阑大小对垂直扫描白光显微干涉测量中干涉条纹光强分布的影响;设计了Z向一维位移工作台,提出了一种以显微干涉图像灰度值归一化标准方差为依据的白光干涉测量条纹自动搜索定位方法。相关实验结果为白光干涉表面结构测量仪的优化设计提供了参考依据。