西安交通大学机械制造系统工程国家重点实验室，陕西 西安 710049
精密零部件的高精度三维成像是工业制造和检测的关键任务。针对现有的线激光测量系统效率慢、精度低等问题，提出了利用远心成像的线激光三维测量系统，研究了该系统的标定方法。首先，分别采集不同位置的靶标图像和激光线照射下相同位置的靶标图像，通过远心正交成像标定相机内参矩阵系数和外参位姿关系；然后，建立线激光投影平面与标定目标平面之间的几何关系，求解不同目标平面下的激光线方向矢量，进而通过最小二乘法获得光平面方程；最后，在极大似然准则下，利用Levenberg-Marquard非线性优化算法精确地计算标定参数最优解，搭建了测试系统，开发了专用标定程序。实验结果表明：在60 mm×48 mm的视场下，所设计的系统和方法可以实现优于18 μm的测量误差，能够快速准确地重建出三维形貌。
线激光 远心成像 系统标定 机器视觉 三维传感 激光与光电子学进展
2023, 60(3): 0312022
1 西安交通大学 机械制造系统工程国家重点实验室，西安 710049
2 中国科学院西安光学精密机械研究所 超快诊断技术重点实验室，西安 710119
利用Zemax优化设计了结构简单、低成本的非球面色散镜组，搭建了光纤式色散共焦三维测量软硬件系统。结合实验测试数据定量比较了峰值法、质心法、高斯拟合法和样条插值法的色散共焦光谱响应峰值波长提取性能，通过轴向分辨率和位移精度测试实验对比分析了两种测量曲线标定方法对于系统测量性能的影响。实验结果表明：系统轴向测量范围为1 mm，高斯拟合法在四种峰值波长提取算法中精度较高且适应性更好，两种标定方法对应的轴向分辨率均达到0.2 μm，在整个量程范围内，位移测量精度优于1%；对厚度为0.219 mm的石英玻璃进行测量，均值的相对误差为0.5 %。利用该系统实际测量了台阶结构、柔性电极和MEMS器件的三维形貌，充分验证了本系统可实际应用于三维微观形貌和透明材料厚度的高精度测量。
色散共焦 三维测量 光谱色散 膜厚 标定 Chromatic confocal 3D measurement Spectral dispersion Film thickness Calibration 光子学报
2021, 50(11): 1112001
西安交通大学机械制造系统工程国家重点实验室, 陕西 西安 710049
振镜扫描系统因其具有高速和高精度等优点被广泛应用于激光快速成型、激光精密打标和激光扫描测量等诸多领域,但因振镜系统的引入而存在系统测量误差。鉴于此,首先搭建线激光一维振镜扫描系统并采用双棋盘格标定板的标定方法对系统进行标定,然后建立系统的误差模型并对扫描过程中的测量误差进行理论分析,最后针对振镜转角误差提出一种基于查表法的补偿方法。实验结果表明,当测量工作距离为250 mm左右时,误差补偿后,中心距离的方均根误差从0.733 mm降低至0.061 mm,标准差从0.200 mm降低至0.060 mm,说明该方法能够显著提高系统的测量精度和鲁棒性。
机器视觉 误差补偿 振镜扫描 线结构光测量 光学学报
2020, 40(23): 2315001
西安交通大学机械制造系统工程国家重点实验室, 陕西 西安 710049
针对大尺度超振荡平面透镜(SOL)的实际应用,基于严格的矢量角谱理论定量研究了多种典型制造误差对大尺度SOL聚焦性能的影响规律。理论计算结果表明:横向环带制造误差对振幅型SOL(金属膜)和相位型SOL(介质层)聚焦性能的影响规律基本一致,环带中心位置偏差主要影响SOL的聚焦焦距,环带宽度偏差主要影响SOL的聚焦光斑分布;±150 nm范围内的位置偏差和宽度偏差是大尺度SOL各环带的最大制造允许公差;对于相位型SOL,纵向刻蚀深度偏差主要影响聚焦光斑的强度,π相位差对应的聚焦光斑强度最大;为使相位型SOL聚焦光斑保持较高强度,应使介质层刻蚀深度对应的相位调制量保持在(0.8~1.2)π的范围内。
衍射 超振荡平面透镜 振幅型透镜 相位型透镜 制造误差 超分辨 光学学报
2020, 40(20): 2005001
1 云南省农业科院生物技术与种质资源研究所, 云南省农业生物技术重点实验室, 云南 昆明650205
2 云南农业大学农学与生物技术学院, 云南 昆明650201
3 云南大学生命科学学院, 云南 昆明650091
4 西南林学院资源学院, 云南 昆明650224
采用Beckman公司DU640型紫外-可见分光光度计测定了五个稻作区16个州市的905份云南地方稻初级核心种质功能成分栽培型间差异及地带性特征, 结果表明： 糙米抗性淀粉(%)为0.75±0.29, 籼稻(0.78±0.35) 显著高于粳稻(0.74±0.24), 粘稻(0.78±0.31) 极显著高于糯稻(0.67±0.22), 晚稻(0.77±0.35)极显著高于早中稻(0.75±0.26), 红米(0.81±0.30)和紫米(0.70±0.30)极显著高于白米(0.69±0.27); 稻作区依次为Ⅰ(0.83)>Ⅱ(0.79)>Ⅲ(0.76)>Ⅴ(0.55)>Ⅳ(0.50), 即滇中南部(Ⅰ, Ⅱ, Ⅲ)糙米抗性淀粉含量极显著高于北部稻作区(Ⅴ, Ⅳ); 滇西北的丽江和滇东北的昭通糙米抗性淀粉含量极显著低于除迪庆州外的13个州市. 糙米γ-氨基丁酸含量［mg·(100 g)－1］为7.43±2.53, 水稻(7.59±2.56)极显著高于陆稻(7.09±2.45), 糯稻(8.55± 2.88)极显著高于粘稻(7.10±2.32), 晚稻(7.88±2.64)极显著高于早中稻(7.23± 2.45), 白米(8.38±2.66)极显著高于红米(6.63±2.14)和紫米(7.34±2.18); 稻作区依次为Ⅱ(7.69)>Ⅰ(7.40)>Ⅳ(7.39)>Ⅲ(7.33)>Ⅴ(6.64), 即滇南单双季籼稻区(Ⅱ)糙米γ-氨基丁酸含量明显高于滇西北高寒粳稻区; 滇南的思茅、 滇中的玉溪和保山糙米γ-氨基丁酸含量至少与5个州市差异显著. 云南稻糙米总黄酮含量［mg·(100 g)－1］为306.98±192.75,陆稻(341.74±185.11)极显著高于水稻(290.41±193.72), 粘稻(315.54±197.64)显著高于糯稻(171.68±11.76), 早中稻(318.25±197.93)极显著高于晚稻(282.12±178.11), 红米(379.22±197.70)和紫米(365.61±195.44)极显著高于白米(216.96±142.11), 光壳稻(332.68±196.22)显著高于白壳稻(300.48±191.14); 稻作区依次为Ⅲ(327.13)>Ⅱ(324.23) >Ⅳ(273.11)>Ⅴ (270.16)>Ⅰ(258.26), 即滇南(Ⅱ, Ⅲ)糙米总黄酮含量极显著高于滇中; 思茅糙米总黄酮含量显著高于8个州市而保山总黄酮含量则显著低于7个州市. 这些既揭示了糙米抗性淀粉、 γ-氨基丁酸和总黄酮、 含量在水陆、 沾糯、 早中晚、 米色间差异极显著(p<0.01),而有无芒和米味间差异不大, 又揭示了3种功能成分呈现明显的地带性特征. 文章研究为解决人类慢性病问题以及功能稻米育种生产提供参考.
总黄酮 γ-氨基丁酸 抗性淀粉 栽培类型 地带性特征 云南稻核心种质 Total flavone GABA Resistant starch Cultivated types Zonal characteristics Core collection of rice landrace in Yunnan 光谱学与光谱分析
2010, 30(12): 3388
1 云南省农业科学院生物技术与种质资源研究所, 云南 昆明 650205
2 云南农业大学, 云南 昆明 650201
3 云南省农业科学院质量标准与检测技术研究所, 云南 昆明 650223
采用电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP-AES)测定了云南省５个稻作区16个州市的789份地方水稻糙米中的八种矿质元素, 该方法简单快速、 灵敏度高、 准确性好和多元素同时测定, 加标回收率为97.1%～110.2%, RSD为0.7%～4.4%。 结果表明: 糙米元素含量(mg·kg－1)依次为P(3834.83±486.49)>K(2567.72±336.74)>Mg(2567.72±336.74)>Ca(153.67±55.90)>Zn(33.35±13.65)>Fe(32.08±25.51)>Cu(14.22±11.85)>Mn(13.58±3.22); 世界生物多样性最丰富及有色金属富集的滇西北糙米P含量高, 早寒武纪动物群及磷矿富集的滇中糙米Ca, Mg, Fe和Zn含量高, 作物多样性突出的滇西南糙米Cu和Mn含量高; 糙米高磷钾、 中钙镁锰和低铁锌分布区是世界生物多样性最丰富及矿产资源富集区。 首次提出云南糙米矿质元素含量的地带性特征与生物多样性中心、 矿产资源富集区、 生命起源及其山脉、 河流有关； 进一步推断地球矿质元素分布不均匀性及其山脉、 河流的相互作用是生命起源的关键。 文章研究为解决人类Fe, Zn和Ca等矿质营养不良和生命起源问题以及功能稻米育种生产提供参考。
电感耦合等离子体原子发射光谱法 糙米矿质元素 地带性特征 核心种质 云南地方水稻 ICP-AES Mineral elements in brown rice Zonal characteristics Core collection Rice landrace in Yunnan 光谱学与光谱分析
2009, 29(6): 1691
1 云南省农业科学院生物技术与种质资源研究所, 云南 昆明 650205
2 云南农业大学农学与生物技术学院, 云南 昆明 650201
3 云南省农业科院质量标准与检测技术研究所, 云南 昆明 650223
4 云南大学生命科学学院, 云南 昆明 650091
5 西南林学院园林学院, 云南 昆明 650224
用电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP-AES)对55个云南省水稻改良品种精米、 糙米及其相应的土壤18种矿质元素进行测定与分析, 加标回收率在93.1%～110.2%之间, RSD为0.8%～5.1%。 18种矿质元素(S, Mo, Ba, Ni, Fe, Cr, Na, Al, Cu, P, Sn, Zn, B, Mn, Mg, Ca, Sr和K)是功能稻米活性成分的重要部分, 精米的平均含量依次为P>K>S>Mg>Ca>Zn>Na>Al>Mn>Fe>Cu>B>Mo>Ni>Sn>Cr>Ba>Sr, 糙米P>K>Mg>S>Ca>Zn>Mn>Al>Na>Fe>Cu>B>Mo>Sn>Ni>Cr>Ba>Sr, 而土壤则为Fe>Al> Ca>K>Mg>P>S>Mn>B>Na>Ba>Zn>Cr>Cu>Ni>Sn>Mo>Sr； 精米和糙米除S和P外, 16种矿质元素含量均明显低于土壤； 精米和糙米间八种微量元素(Mo, Ni, Cr, Sr, Mn, Zn, Cu, Na)间相关性明显比六种宏量元素(P, K, Mg, Ca, S和Al)间关系密切。 云南土壤以富铁铝高钙为主而精米和糙米则以磷钾镁硫为主； 以精米为主食比糙米更易诱发慢性病。 文章结果可能为功能稻米遗传育种、 生产以及人类慢性病和矿质营养不良(Fe, Zn和Ca)问题研究的参考。
矿质元素 精米 糙米 相关性 云南土壤 ICP-AES ICP-AES Mineral elements Milled rice Brown rice Correlation Soils in Yunnan 光谱学与光谱分析
2009, 29(5): 1413
