基于双目视觉理论, 提出一种摆动式单目立体视觉测量方法, 并搭建了相应测量系统。建立了精度分析模型, 确定了系统各部分的视场范围, 相机在摆动臂的带动下可以完成两个不同位置的拍摄。通过2D平面靶标定法对系统进行标定, 采用Canny算子和Hough算子相结合的方式完成轮廓检测, 并得到待测工件的匹配点图像。利用最小二乘法进行曲线拟合求取长方体的轮廓交点坐标及空间圆最优化拟合法求取圆的直径, 实现对实验样品的三维测量, 结果显示该系统相对检测精度达0.6%。
双目视觉 单目视觉 三维测量系统 图像匹配 binocular vision monocular vision three-dimensional measurement system image matching
1 上海理工大学机械工程学院， 上海 200093
2 多伦多大学扩散波先进技术中心， 多伦多 M5S 3G8， 加拿大
提出了一种四层光热辐射模型，研究了编织碳纤维增强聚合物(CFRP)的热扩散系数。以玻璃碳为参考材料，标定了实验装置，完成了孔隙率为0~18.32%的14组CFRP样品的检测实验。构造了最小二乘目标函数，利用遗传算法求出了最优解，得到了不同孔隙率下的CFRP热扩散系数。结果表明，14组CFRP样品的热扩散系数为3.01×10-7~8.73×10-7 m2/s，且随着孔隙率的增大整体呈下降趋势；当孔隙率小于1.00%时，热扩散系数的下降趋势较明显，但当孔隙率大于1.00%后，下降速度趋于平缓。
材料 热扩散系数 光热辐射 编织碳纤维增强聚合物 孔隙率 激光与光电子学进展
2017, 54(11): 111601
1 上海理工大学机械工程学院, 上海 200093
2 多伦多大学扩散波先进技术中心, 多伦多 M5S 3G8
利用红外热成像技术，研究了编织碳纤维复合材料（CFRP）在纤维束编织平面内的热传导规律。根据激光调制加热原理，推导了纤维束平面内热扩散系数和相位梯度的关系，并搭建了相应的实验平台，对CFRP试件进行实验。以玻璃碳作为参考材料，将测得的红外辐射相位信号进行规格化处理，并利用高斯滤波去除红外热图像的噪声。实验结果表明，碳纤维复合材料的各向异性使其在纤维束编织平面各方向上的热传导呈现一定的规律，且与传导方向相关。当激光调制频率小于2 Hz时，可以测量得到CFRP试件在平面不同方向上的热扩散系数。
材料 红外热成像 编织碳纤维复合材料 热传导 各向异性 热扩散系数
1 上海理工大学机械工程学院, 上海 200093
2 多伦多大学扩散波先进技术中心, 多伦多M5S 3G8 加拿大
为了研究碳纤维增强复合材料(CFRP)孔隙率与光热辐射(PTR)信号的影响，建立了四层PTR 理论模型，并搭建了相应的实验平台。采用三种不同直径的激光束分别对9 种孔隙率的CFRP 样品进行了实验，以玻璃碳为参考材料，对所得PTR 幅值和相位信号进行了规格化处理。实验结果表明，在功率一致的条件下，相同调制频率下的PTR 相位随着激光直径的减小而增加，而幅值刚好相反。激光束直径为0.2 mm 时，低频率扫描的PTR 相位信号随着孔隙率的增加而降低。
材料 碳纤维增强复合材料 光热辐射 孔隙率 热性能
对大型金刚石圆锯片的内应力检测是通过测量其变形来实现的, 而检测过程中圆锯片的振动会引起测量结果的波动。为了提高检测精度, 本文提出了一种基于曲线拟合的圆锯片变形检测算法。首先利用固定滑窗移动的方式对定量的数据进行重构, 形成新的数据结构, 然后对新的数据结构进行正交多项式曲线拟合以降低噪声。根据此算法建立了圆锯片变形检测装置, 并对直径为 1 700 mm的锯片进行了测量。实验结果表明, 该算法降低了检测系统及圆锯片本身振动带来的变形误差, 检测精度可达 0.02 mm。
正交多项式 曲线拟合 圆锯片 变形检测 orthogonal polynomials curve fitting circular saw blade deformation measurement
为了研究细管道内表面检测技术，在分析细管道内壁成像特点的基础上，提出了一种内截面轮廓提取方法。首先根据投射在管道内壁光环的几何特征，提取出有效的图像区域。以图像中心为原点按一定的角度向光环做射线，把图像均匀分成若干扇形，再分别沿着每一射线径向搜索出灰度值最大处作为内轮廓截面上的一点。根据提取出的截面上点的坐标，可以计算轮廓上任一点的半径。该方法的检测精度达到±0．1mm。实验结果表明，利用该技术，能够实现小管道内壁的检测。
激光技术 图像处理 细管道 内壁 缺陷检测 laser technique image processing small pipes inner surface defect inspection
1 上海理工大学,机械工程学院,上海,200093
2 浙江大学,机械与能源工程学院,浙江,杭州,310027
基于位置传感器PSD和光学三角原理,开发了一种适于空间曲线型微细管孔内表面三维重构的检测系统.该系统主要由管道机器人、形貌检测器和曲率检测器等部分组成.形貌检测器可以采集管道内壁截面信息,并计算出截面环上的点在局部坐标系中的位置.曲率检测器负责测量管孔中心轴线在检测器采样位置处的局部几何性质,并完成管道中轴线的重构.在管道机器人的驱动下,根据上述两方面提供的数据以及其前进步距,可以实现管道内表面的三维重建.实验结果表明,利用该技术检测的管道时,管道曲率半径的相对检测精度可以达到±2%,内表面缺陷及内径的测量精度可以达到±0.1mm.
三维重构 管道机器人 微细管孔 内表面检测 曲率
浙江大学,机械与能源工程学院,浙江,杭州,310027
研制了一种适于空间曲线型微细管道的曲率检测器.该检测器主要由激光光源、关节、PSD传感器三部分组成.在管道内壁的约束作用下,出射激光和PSD传感器的中轴线的夹角将随着管道曲率的变化而变化.根据光学三角原理,可以求出该夹角的大小,然后结合检测器的结构参数可以计算出管道相应位置的曲率半径.该曲率检测器的总长度为34mm,重约为6g.在微型管道机器人的驱动下,可以实现微细管道的曲率半径测量及其中轴线的三维描述,对管道曲率半径的相对测量精度达到±2%.
曲率检测 微细管道 三维重建 ?刖恫饬?br>
