1 中国铁道科学研究院集团有限公司基础设施检测研究所,北京 100081
2 北京铁科英迈技术有限公司,北京 100081
接触网几何参数是我国高速铁路供电安全检测监测系统(6C系统)的基本检测内容,是保证电气化铁路安全运营的重要参数。基于多目立体视觉技术研究设计了一种接触网几何参数测量系统,并测量拉出值、接触线高度等几何参数。研究开发了一种高速同步频闪照明技术,该技术使测量系统的功耗显著降低,图像质量和抗阳光干扰能力显著提升。建立了用于接触网几何参数测量的线阵相机立体视觉测量模型,并提出了一种可靠的线阵相机立体视觉匹配方法。采用激光二维传感器进行车体振动补偿并建立了车辆振动补偿模型。研制了接触网几何参数测量系统样机并开展了现场测试。测试结果表明:拉出值和接触线高度的测量精度优于10 mm,所提方法为6C系统提供了一种可靠的接触网几何参数测量手段。
测量 接触网几何参数 立体视觉 频闪照明
为了实现高速旋转工件的在线三维面形检测,提出一种高速旋转物体频闪在线相位测量轮廓术(PMP)三维测量方法。利用圆形正弦光栅替代线形正弦光栅,采用高密度二元编码光栅替代灰度编码光栅,设计专用频闪同步控制单元同时触发投影系统频闪投射相移光栅和图像采集单元同步获取图像,获得物体在同一“冻结”位置下的相移变形条纹后,采用静态PMP相移算法重建物体的三维面形信息。实验结果表明,该方法具备可行性和实用性,可有效避免工件离线检测时多次装夹不一致引入的加工误差,能够提高工件的检测效率和加工效率,可用于其他高速旋转物体的三维面形重建。
测量 频闪在线相位测量轮廓术 圆形正弦光栅 同步单元 高速旋转物体
1 长春理工大学 光电工程学院, 长春 130028
2 中国科学院半导体研究所 光电系统实验室, 北京 100083
3 北京市微技术研究所, 北京 100006
采用S3C2440嵌入式微处理器, 设计了一种由光电探测模块、信号调理模块、高速AD转换模块和时频谱分析波形显示模块组成的具有LED光源频闪检测功能的手持LED光源频闪检测仪。采用LabView开发了基于WINCE操作系统的时频谱分析模块, 实现了波形数据分析与保存等功能, 同时建立了系统的频闪参数模型, 通过对频闪百分比和频闪指数等参数的计算来表征光源频闪波形的特征, 并分析引起光源频闪的因素。实验结果表明, 所设计的手持LED光源频闪检测仪检测范围可达到50 Hz~20 MHz, 检测精度为一级(±3%)。完全满足检测LED光源频闪的需要。
发光二极管 频闪 视力 检测仪 时频谱分析 LED Stroboscopic Vision Detector Time-frequency spectrum analysis
天津大学精密测试技术及仪器国家重点实验室, 天津 300072
设计了一种高速扫描频闪激光光栅条纹实时投射系统。系统通过现场可编程门阵列(FPGA)实时监测光电探测器信号并控制激光器的调制输出,使高速旋转的多面棱镜与线激光器调制信号精确配合产生稳定、清晰、精密的频闪激光光栅条纹。系统结合了光栅条纹整体投射和线激光光源高精度的特性,具有刷新速度快、条纹分布精度高的特点,且亮度、频率、脉宽、相移可动态编程实时控制。应用该系统对微小尺寸器件进行了测量,获得了准确反映被测器件三维形貌的相位和特征点数据。该系统在高精度快速三维形貌测量中,尤其是工业现场精密器件在线三维检测场合具有广泛的应用前景。
光学器件 三维形貌测量 结构光 频闪投射 光学学报
2014, 34(11): 1112002
美国贝尔实验室, 阿尔卡特-朗讯, 新泽西州 08358, 美国
综述介绍基于光纤四波混频效应的一些参量器件(放大器、频率转换器、相位共轭器等)的物理特性和工作性能;以及基于这些参量器件的新应用,比如可调谐辐射产生、相位敏感放大器、基于频率转换和色散的缓存以及实时采样等;最后就量子信息实验中的光子产生和频率转换等方面进行一些介绍。
光通信 参量过程 四波混频 放大器 频率转换 光缓冲 频闪观测仪 光子对产生 optical communication parametric process four wave mixing amplifier frequency convert optical buffering stroboscopic photon pair generation
1 天津大学精密测试技术及仪器国家重点实验室,天津 300072
2 天津大学微光机电系统技术教育部重点实验室,天津 300072
为研究具有柔性气动外形的微型飞行器抗气流扰动特性,本文设计了一种具有柔性气动外形微型旋翼飞行体,利用有限元方法对飞行体垂直气道的设计模型进行了模态分析,实现了飞行体的垂直起降和悬停。在基于双目立体视觉测量的气流扰动场实验装置中对飞行体完成初步的三维可视化检测,利用频闪成像方法记录气流扰动下飞行体的运动轨迹和气动外形的形态学变化,为研究柔性气动外形非定常气动特性以及飞行体抗扰动机理提供一种有效的可视化信息提取方法。
柔性气动外形 微型飞行器 模态分析 频闪成像 flexible aerodynamic shape micro air vehicle modal analysis stroboscopic imaging
中南民族大学 电子信息工程学院, 湖北 武汉 430074
介绍了基于计算机控制的频闪显微干涉测量技术,实现了对MEMS微变形镜的表面形貌、离面变形、静态电压-位移曲线和谐振频率的测量。采用频闪成像、计算机微视觉技术以及基于最小二乘曲面拟合法的亚像素定位技术实现了对平面内微位移的测量;利用频闪成像以及5步相移干涉技术实现了对干涉相位的提取,建立了适合于MEMS微变形镜特性测试的相位解缠算法,恢复了代表被测物体表面形貌的真实相位,实现了微变形镜静动态特性的测试。测试结果表明: 频闪显微相移干涉测量技术具有测量速度快、精度高、易实现自动控制等特点。
光学测量 微变形镜 频闪成像 亚像素定位 5步相移干涉 相位解缠 optical measurement MEMS deformable mirrors stroboscopic imaging sub-pixel location five-step phase-shifting interferometer phase unwrapping
1 中南民族大学 电子信息工程学院,武汉 430074
2 华中科技大学 光电子科学与工程学院,武汉 430074
介绍了基于微机电系统技术的微变形反射镜的基本结构和电极分布.分析了微机系统变形镜的变形原理,推导了微变形镜的镜面变形与外加驱动电压的关系.分析了基于计算机控制的频闪显微干涉测量系统的组成及测试原理,并利用该系统实现了对微变形镜静态电压-位移曲线、静态面形、动态离面变形以及谐振频率的测试.实验表明,测试结果与理论分析有很好的一致性.
光学测量 MEMS变形镜 频闪显微干涉测量系统 特性 Optical measurement MEMS deformable mirrors Stroboscopic microscopic interferometer system Characteristics
天津大学精密测试技术及仪器国家重点实验室, 天津 300072
三维相位展开算法将基于空间的相位展开算法拓展到时间轴上, 包含了一维时间和二维空间信息, 适合于运动测试。通过建立一维时间相位展开算法的数学模型, 分析了该算法运动测试的基本原理, 讨论了在精密测试中的使用方法和适用范围, 并对微谐振器的微结构进行运动测试。实验表明, 算法在相位展开中引入时间信息, 不仅消除了形变测量中需选取静止点为相位参考点或参考平面的限制, 还可以同时测量物体表面某点纳米级的离面运动曲线和表面形变。
光学测量 运动测试 相位展开算法 三维形貌测量 频闪成像
介绍了一种利用旋转孔径频闪散斑干涉法检测缺陷的新方法。该方法是一种非接触式的检测方法, 不受缺陷形状和位置的影响, 能够准确地检测出缺陷的大小和形状。分析了旋转孔径频闪散斑干涉法的基本原理, 给出了散斑图全场滤波分析的平均光强解析式和实验结果。结果表明, 该方法在一张散斑图上能记录物体动态变形的全过程, 并能连续地再现出来, 散斑图的信息量丰富; 在实时滤波分析观察时, 将滤波孔连续进行旋转, 可观察到物体动态变形的全过程, 散斑图的条纹在变化而缺陷的位置不变。