1 中国科学技术大学环境科学与光电技术学院, 安徽 合肥 230026
2 中国科学院合肥物质科学研究院安徽光学精密机械研究所环境光学与技术重点实验室,安徽 合肥 230031
由衬底集成空心波导 (iHWG) 与傅里叶变换红外光谱仪 (FTIR) 结合组成的气体检测系统具有体积小、响应快、光路设计灵活、机械稳定性好等优点, 能够用于污染气体实时在线检测。iHWG的几何参数如波导长度、横截面宽度和波导形状很大程度上影响了FTIR-iHWG系统的检测性能。基于空心波导的传输理论, 理论分析了不同几何参数对iHWG传输特性的影响。以体积比浓度为100×10-6的NO2气体作为样本气体, 设计了四种不同几何参数的iHWG, 实验验证了理论分析的正确性。结果表明, 同等条件下, 横截面宽度越大的波导, 其系统检测性能越高；对于不同形状的 iHWG, 直线型iHWG系统检测性能更好。此研究结果将为 iHWG的进一步优化设计提供借鉴。
波导光学 傅里叶变换红外光谱 衬底集成空心波导 气体检测 几何参数 waveguide optics Fourier transform infrared spectrometer substrate-integrated hollow waveguide gas detection geometric parameter
1 河北工业大学土木与交通学院, 天津 300401
2 天津市交通工程绿色材料技术工程中心, 天津 300401
受岩石种类及力学性能的影响, 传统工艺所生产的集料形态存在明显差异, 难以定性和定量研究其对沥青混合料性能的影响。因此, 本文基于3D打印技术, 提出一种形态特征、粒径和体积可调控的人工集料制备方法。首先, 扫描并获取不同形态特征集料的三维模型, 调整获取模型的粒径及体积, 以聚乳酸(PLA)为原材料, 3D打印特定形态、粒径和体积的集料颗粒。然后, 使用硅胶复模方法, 以水泥砂浆为原材料, 制备具有特定形态特征的人工集料。结果表明, 所制备人工集料的表面积误差小于6%, 体积误差小于3%, 压碎值、磨耗值、坚固性、黏附性等级等质量技术指标均符合规范要求。通过3D打印技术, 可制备形态特征良好、具有特定粒径和体积的人工集料用于代替天然集料, 为进一步开展集料形态特征对沥青混合料性能影响的相关研究提供技术支撑。
道路工程 人工集料 3D打印技术 粒径 几何参数 性能评价 road engineering artificial aggregate 3D printing technology mesh size geometric parameter performance assessment
信息工程大学信息系统工程学院, 河南 郑州 450002
计算机层析成像(CL)系统对于扁平状物体的检测具有独特的优势,几何参数标定是CL系统获得高质量图像的重要步骤。现有CL系统几何参数标定方法仅能标定部分几何参数,难以一次完成所有几何参数的标定。借鉴计算机断层成像(CT)系统几何参数标定方法,提出了一种高精度的迭代标定方法,利用简单体模快速标定CL系统的所有几何参数。对CT系统几何参数标定方法用于CL系统的有效性进行分析,确定对CT系统几何参数标定方法敏感的CL系统几何参数;根据CL系统投影几何关系,构建新的反映CL实际系统与理想系统间误差的非线性最小二乘目标函数,利用迭代法不断优化敏感参数和其他关键参数。实验结果表明,本文方法能够有效标定CL系统所有几何参数,敏感参数以及受敏感参数影响的其他几何参数标定精度均有明显提升。利用已标定的几何参数重建三维Shepp-Logan体模和印刷电路板体模,重建图像中没有几何伪影,验证了算法的有效性。
成像系统 几何参数标定 迭代法 敏感参数 锥束计算机层析成像
中国科学院长春光学精密机械与物理研究所, 中国科学院光学系统先进制造技术重点实验室, 吉林 长春 130033
随着非球面反射镜口径和顶点曲率半径的增大，传统的非球面几何参数测量不能满足要求。为实现非球面几何参数的高精度测量，针对广泛应用的补偿器检测非球面光路，开展了几何参数分析和测量方法研究。将二次常数和顶点曲率半径的理论近似误差关系与Zemax仿真进行对比验证，确定了测量需求及数据复核方法；阐述了采用激光跟踪仪测量几何参数的基本原理，说明了特征转换过程及建模、数据处理方法。测量实验结果表明，对2 m量级的测量光路，顶点曲率半径的重复性测量精度±0.039 mm，二次常数的重复性精度±2.05×10-5，离轴量的重复性精度±0.055 mm。说明采用该方法能够有效实现非球面参数的测量，并具有很高的重复性测量精度，适合大口径、长曲率半径非球面的几何参数测量。该方法绝对检测精度需要进一步分析。
光学制造 非球面检测 几何参数测量 激光跟踪仪
上海理工大学 光电信息与计算机工程学院，上海200093
通过对有缺陷的光纤端面进行研究，提出了基于灰度图像阈值分割和椭圆边界点选取及拟合的方法来求取缺陷光纤端面几何参数,并利用合格光纤的包层边缘、纤芯边缘为同心圆的特性来提取缺陷光纤边缘点，利用此特性能有效去除干扰点。与常见的两种方法(基于灰度阈值分割及特征数据点采集的方法、基于Canny算子边缘检测和椭圆拟合的方法)进行了对比分析，结果表明，该方法可以更精确地计算出缺陷光纤端面的几何参数。
光纤端面 几何参数 椭圆拟合 图像处理 fiber end geometric parameter ellipse fitting image processing
解放军信息工程大学 电子科学与技术系， 郑州 450002
针对锥束CT系统旋转平移(RT)轨迹中几何参数难以直接测量的问题，在单圆轨迹标定方法的基础上，提出了一种适用于RT轨迹的几何参数标定方法。该方法利用定标体模投影轨迹的椭圆参数与系统几何参数建立关系，解析求解出系统的内部参数。在此基础上，外推得到旋转轴所有的位置参数，并求得符合理想轨迹要求的几何参数。所求参数都可以通过解析的公式得到，能有效避免迭代法陷入局部最优的问题。对存在偏差的系统进行了仿真，并利用该方法进行标定，实验结果表明，该方法能有效抑制由于几何参数误差造成的几何伪影，提高图像质量。
锥束CT 几何参数 几何伪影校正 RT扫描轨迹 cone-beam CT geometric parameter geometric artifact correction rotation-translation trajectory 强激光与粒子束
2013, 25(10): 2693
1 华南理工大学 机械与汽车工程学院，广东 广州 510640
2 邵阳学院 机械与能源工程系,邵阳 湖南 422004
针对微钻头的圆角、外径等的检测，研究了微钻头棱边投影的拟合方法。首先，采用印刷电路板(PCB)微钻头高精度自动化检测系统采集图像。在对微钻头棱边投影的椭圆方程进行拟合时，以采样点坐标的组合矢量坐标到超平面距离的平方和为目标函数。然后，根据求解目标，设计一个有侧向连接的Sanger网络，以采样点坐标组成的矢量坐标为Sanger网络的输入。最后，采用自适应次分量的提取方法，以自相关矩阵的最小特征值所对应的特征向量为超平面的拟合系数，即椭圆方程拟合系数，得到微钻头的圆角、外径等技术指标。这种自适应Sanger网络在工件形状误差检测中的应用方法能满足微钻头检测的精度要求。
微钻头 几何参数 视觉检测 Sanger神经网络 micro-drill geometric parameter vision test Sanger neural network
1 南京理工大学电光学院,南京 210094
2 上海电缆研究所,上海 200093
叙述了光纤几何参数的自动测试方法.光纤断面通过显微光学系统成像,由CCD摄像头接收,并通过图像采集系统传输到计算机中,供进一步处理.介绍了测量原理及数学模型,采用了图像增强、图像分割等处理技术,消除图像噪声,从光纤断面图像中提取有效信息.采用不同的算法,精确计算了光纤几何参数,编制了实用化软件.提供了实测结果及二、三维图示.根据上述原理与技术研制的仪器,操作简便,测量精度高.
光纤 几何参数 测量
