1 中国计量大学工业与商贸计量技术研究所，浙江杭州 310018
2 杭州华新检测技术股份有限公司，浙江杭州 311200
3 杭州奥体博览中心萧山建设投资有限公司，浙江杭州 311200
钢管混凝土结构因受施工工艺、混凝土收缩、超负荷承载等因素而产生脱空缺陷，使结构的承载能力下降。本文利用主动热成像技术对钢管混凝土的脱空缺陷进行了研究，并针对当前热成像脱空检测技术存在检测深度小，处理算法呈现效果不佳，无法定量检测，检测效率低等问题，提出了设计专用感应加热电源和线盘提高检测深度，热源反演算法消除加热非均匀性干扰，建立无缺陷仿真模型预测钢管混凝土表面的温度分布，取同一时刻的实验数据和仿真预测数据作差来提取脱空缺陷特征，以及检测参数优化实现定量检测的解决方法。通过多次重复实验表明，可检出壁厚为 20 mm钢管混凝土内的脱空缺陷，并能确定缺陷形状和大小，有效提高了检测深度和检测效率。
钢管混凝土 脱空缺陷 热成像 热源反演 定量检测 concrete-filled steel tube, void defect, thermal i
中国计量大学工业与商贸计量技术研究所，浙江杭州 310018
激光热成像是一种检测电感微裂纹的新方法，但批量自动检测时电感彼此靠近易导致定位错误和误检。根据激光扫描和热成像检测过程分析图像特征，提出求取温度梯度图并利用次大值滤波消除其激励非均匀性，采用形态学操作断开样品粘连处并去除干扰噪声点；通过距离变换结合分水岭算法得到电感图像分割结果。实验结果表明：该方法实现了对批量铁氧体电感图像的自动分割提取，为后续铁氧体电感试样的分选打下良好基础。
激光热成像 正交扫描 铁氧体电感 图像分割 距离变换 分水岭算法 laser thermography, orthogonal scanning, ferrite i
中国计量大学 工业与商贸计量技术研究所，浙江 杭州 310018
圆柱铁氧体磁芯为黑色柱体，裂纹对比度不高，传统机器视觉裂纹成像效果不佳。激光红外热成像技术根据试样表面的温度分布情况检出裂纹缺陷，可用于解决低对比度微小裂纹的检测问题。常用的线激光、点激光在检测裂纹时，平行于激光扫描方向裂纹往往因两侧热流较小而无法检出。双线阵激光热成像检测系统，线阵激光错位排布，营造多方向热流，可实现任意方向裂纹检测。为验证双线阵激光对任意方向裂纹的检测可行性，仿真模拟了0°、45°、90°裂纹的双线阵激光扫描过程。线阵激光由于各点光斑功率分布存在较大的非均匀性，不同参数设计对裂纹检测效果影响大。因此，优化点光斑半径、点光斑中心距、线阵激光错位间距、线阵激光间距、运动速度等设计参数实现裂纹检测信噪比提升。裂纹成像算法根据温度空间梯度成像裂纹，由于光斑的非均匀性，裂纹在两束激光间不同相对位置的梯度大小各不相同。算法选取裂纹在两束激光间具有较大相对梯度的位置，通过多幅梯度图像融合，实现任意方向裂纹检测。对4个具有水平、垂直、倾斜自然裂纹的铁氧体样品进行实验，成像结果清晰直观地显示出所有裂纹。
激光热成像 双线阵激光 任意方向裂纹 参数优化 laser scanning thermography dual linear array laser arbitrary direction cracks parameter optimization 红外与激光工程
2020, 49(9): 20200097
红外与激光工程
2020, 49(7): 20190522
中国计量大学 工业与商贸计量技术研究所, 浙江 杭州 310018
针对用激光局部加热试样引起的横向热流检测裂纹, 对低热导率材料表面的微小裂纹成像信噪比较低的问题, 提出基于相邻热信号比较的圆柱铁氧体表面微裂纹检测算法。基于几何模型重构运动的圆周表面各点热信号, 以激光扫描方向相邻点热信号的欧氏距离作为特征进行成像。仿真分析确定热信号裁剪区间、参考信号位置等算法参数。对6个具有5~35 μm宽度自然裂纹的样品进行实验, 结果表明, 在线激光2.66 mm/s的扫描速度下, 裂纹成像信噪比相比常规方法提高1~2倍, 可清晰成像出裂纹的形状。
激光热成像 相邻点热信号 欧氏距离 裂纹检测 圆柱铁氧体 laser thermography adjacent thermal signal Euclidean distance crack detection cylinder ferrite 红外与激光工程
2018, 47(11): 1106005
中国计量大学工业与商贸计量技术研究所，杭州 310018
本文对非正交光栅莫尔信号细分方法展开研究，提出了基于信号采集、预处理和细分架构的非正交光栅莫尔信号数字细分的方案，在FPGA平台上完成32?512倍信号细分。针对电路系统中信号幅值比和采样率参数进行分析，建立了莫尔信号幅值偏差的数学模型，明确信号幅值比k与周期细分数N的量化关系，实验证明，信号幅值偏差补偿要求随细分值增加而逐渐增高。建立了信号频率/采样率的数学模型，明确信号频率与采样率之比f/fs与周期细分数N的量化关系，实验证明，信号频率与采样率之比随细分值增加而逐渐降低。
非正交偏差 光栅莫尔信号 数字细分 幅值比 采样率 non-orthogonal deviance grating moiré signal digital subdividing amplitude ratio sampling fre-quency
中国计量学院工业与商贸计量技术研究所, 杭州 310018
针对工业零视觉精密检测中高分辨率镜头固有的小视场问题, 本文提出一种利用特征点之间的三角几何约束关系对特征点的局部领域进行自相关分析的算法, 该方法根据重叠图像间的相关性, 采用改进的图像配准方式实现了小视场高分辨率小模数齿轮图像的快速准确拼接。实验结果表明, 拼接图像与原图像的结构相似度超过0.98; 与现有通过区域配准及特征点配准的图像拼接算法相比, 在拼接性能和运算复杂度之间取得了较好的平衡, 适合在快速、精密的工业零部件视觉检测中的应用。
图像拼接 角点检测 自相关 相似度 image mosaic corner detection autocorrelation similarity
中国计量学院 计量测试工程学院, 浙江 杭州 310018
建立了小模数齿轮视觉检测系统用于小模数齿轮的工业测量。针对该系统在标定过程对图像降噪的需求, 提出了基于Curvelet变换的域尺度与方向相关性联合降噪算法。首先, 介绍了Curvelet变换的原理和过程; 根据齿轮自身的对称性特点提出了利用尺度和方向间相关性的联合降噪算法, 并计算了对应的参数。然后, 比较了不同噪声情况下该算法的处理效果。最后, 同3种常见的降噪算法(高斯滤波, 小波降噪, 普通的Curvelet阈值降噪)进行了比较。结果显示: 经相关性联合降噪算法处理后的峰值信噪比(PSNR)优于高斯滤波6 db以上; 优于小波变换降噪3 db以上; 优于阈值降噪8 db以上。处理结果表明: 提出的算法可较好地保持齿轮边缘效果, 可满足小模数齿轮视觉检测系统后期摄像机自标定图像质量的需求。
小模数齿轮 视觉检测 Curvelet变换 降噪 尺度间相关性 方向相关性 摄像机自标定 small-module gear visual inspection Curvelet transform denoising scale-correlation direction-correlation camera self-calibration
1 浙江大学电气工程学院, 杭州 310027
2 中国计量学院计量测试工程分院, 杭州 310018
以外差干涉定位系统为研究对象, 提出一种基于锁相跟踪的定位方法, 简化了传统定位系统结构；就整个定位系统的工作过程及原理进行了说明, 证明了锁相跟踪方法的可行性；讨论了系统工作过程中的核心功能环节的实现方法, 分别对高频信号的发生、移相脉冲抑制以及鉴相过程进行详细说明。本文就鉴相电路功能和干涉锁相跟踪定位系统的输出进行了测试实验, 实验结果证明高频鉴相电路输出准确度达到 0.07o, 锁相跟踪系统定位输出的合成不确定度为 10.1 nm。
外差干涉 锁相 定位 相位差 鉴相 heterodyne interferometer phase locked position phase difference phase demodulation
中国计量学院,计量测试工程学院,浙江,杭州,310018
研究了润滑气膜的主要力学参数.引入有限体积法,应用理想气体等温条件下的k-ε模型封闭控制方程组对润滑气膜的力学特性进行数值分析,得出不同气膜厚度下导轨工作面上的压强分布规律.数值结果表明:导轨内气膜从节流孔沿工作面到导轨边缘的压强分布规律并非按雷诺润滑方程均匀递减变化,而是在节流孔附近存在半径约为500μm的负压区;在静压导轨气膜厚度与承载力分析的基础上,指出气膜与导轨间的气固耦合所引发的导轨弹性自激振动是静压导轨实现纳米级定位的主要制约因素.本项研究为导轨自激振动抑制、气膜振幅减小乃至空气静压导轨整体精度提高等工作做了有益探索.
有限体积法 气膜力学特性 空气静压导轨 气固耦合 压强分布
