传统的2+1相移算法在抑制运动误差方面具有良好的性能。针对在展开传统2+1相移算法的截断相位时常有相位展开错误的问题, 提出了一种可同步结合时间相位展开的2+1相移算法。该算法中, 在传统2+1相移算法的基础上增加了一帧低频辅助正弦光栅条纹, 然后结合希尔伯特变换计算出该低频变形条纹的截断相位, 之后利用几何约束法对该截断相位进行相位展开, 最后利用上述的展开相位指导2+1算法中截断相位的展开。实验结果表明, 该算法能够成功地恢复出具有大尺寸深度和复杂面形物体的相位信息, 同时, 具有较高的测量精度和较快的测量速度。
三维测量 2+1相移算法 时间相位展开 希尔伯特变换 多频光栅 测量精度 three-dimensional measurement 2+1 phase-shifting algorithm temporal phase unwrapping Hilbert transform multi-frequency gratings measuring accuracy
1 西安培华学院智能科学与信息工程学院, 西安 710125
2 空军工程大学信息与导航学院, 西安 710077
研究了干扰对塔康系统的性能影响问题。首先,基于塔康系统在射频噪声压制干扰和饱和询问干扰下有效导航区域计算模型分析了单干扰器和多干扰器对信标台导航区域半径的影响; 其次, 研究了同频和异频包络干扰对测角精度的影响; 最后, 对分析结果进行了仿真验证。仿真分析表明, 多干扰相对于单干扰能更加有效地影响信标台的导航区域, 饱和询问式干扰比射频噪声压制干扰效果好, 同频和异频包络干扰均会导致精测区间出现错误, 实现40°的测角误差。
塔康干扰 有效导航区域 包络干扰 测角精度 TACAN jamming effective navigation area envelope jamming angle measuring accuracy
光学镜头畸变是影响靶场光学设备测试精度的一个重要因素, 特别是短焦大视场情况下尤为显著。目前采用的修正方法虽然能起到一定的效果,但是其修正后的残留误差依然较大, 不容忽视, 为了消除其影响, 提高设备测角精度, 提出了局部区域最小二乘法和分形插值曲面法, 并采用上述两种算法对光学镜头畸变校正进行研究。首先, 将整个视场(40°×30°)以网格的方式进行划分, 间隔1°, 利用平行光管精确测量网格点的畸变值。局部区域最小二乘法是将测量点周围N×N网格点的畸变值作为观测值, 组成系数矩阵, 求取修正函数的系数, 进而求出测量点位置的修正值; 分形插值曲面法是将视场内所有网格点数据进行插值, 获取测量点位置的修正值。算例结果表明: 两种算法分别以局部和全局的方式进行校正, 测角精度有明显提高, 修正后精度可达10″, 满足靶场试验的测试要求, 对提高终点坐标测量精度起到了积极的作用。
畸变 短焦大视场 测角精度 局部区域最小二乘 分形插值 distortion short focus wide-angle angle measuring accuracy local least square fractal interpolation surface
1 安徽理工大学 机械工程学院, 安徽 淮南 232001
2 合肥工业大学 仪器科学与光电工程学院, 安徽 合肥 230009
3 重庆理工大学 电子信息与自动化学院 重庆 400054
为了提高寄生式时栅行波信号的质量和传感器的测角精度, 研究了离散式测头安装误差对传感器测角精度的影响。介绍了寄生式时栅的结构组成和工作原理, 建立了三维仿真模型, 应用Ansoft Maxwell仿真软件对测头与转子不同间隙、测头的俯仰角和偏摆角大小变化对传感器测角精度的影响进行了仿真实验分析, 同时应用84对级的寄生式时栅搭建实验平台进行了实际实验验证。仿真和实验结果显示: 安装误差中的间隙、俯仰角、测头的偏摆角等因素变化对传感器测量精度均有影响。间隙变化对测量精度的影响具有规律, 可通过建模进行修正。实验所用的84对级的寄生式时栅最佳安装间隙大小为0.2 mm。俯仰角、偏摆角的变化对测量精度的影响规律变化较复杂, 故文中建立了相应的误差补偿模型。本文的研究结果可用于指导传感器的结构优化设计、测头的安装和误差精确补偿, 进而提高传感器的测角精度。
寄生式时栅 时栅传感器 测角精度 安装误差 实验验证 parasitic time grating time grating sensor angle-measuring accuracy installation error Ansoft Maxwell Ansoft maxwell experimental verification
1 西安工业大学 光电工程学院，西安 710032
2 重庆长安工业(集团)有限责任公司，重庆 401120
光幕阵列测试射击密集度已在靶场得到应用，阵列的结构参数直接影响测试精度。本文针对双V 型六光幕阵列，理论分析了结构参数、弹丸入射角度及弹丸入射位置对弹丸速度测试精度和坐标测试精度的影响，并建立测试误差传播公式，通过MATLAB 仿真得到了各因素影响弹丸速度和坐标测试精度的规律和关系曲线。文中的结果为提高六光幕阵列测试精度和工程设计优化提供了参考。
六光幕阵列 结构参数 弹丸 测试精度 six-light-screen array structure parameters projectile measuring accuracy
中国科学院上海光学精密机械研究所, 上海 201800
机器视觉技术在工业测量中具有广泛应用，实现高精度的机器视觉测量对精密加工、制造具有重要意义。针对机器视觉应用中待测物体偏离焦面及在纵深方向过厚导致测量结果出现误差的问题进行了研究。重点讨论了系统中镜头远心度引起的平行性误差及其对离焦物体测量结果的影响。实验结果表明，在物体偏离最佳成像面而引入的误差中，平行性误差占到90%左右，因此可通过后期对平行性误差进行补偿以较大程度地提高系统测量精度。此外，针对待测物体过厚导致边缘模糊这一问题采用多种边缘检测算法进行了分析。结果表明在一定范围内，物体纵深方向越厚，边缘检测误差越大。在这一结果的基础上，对算法进行改进，提出一种基于图像灰度曲线的补偿方法，使测量误差由超过20 μm降至10 μm以下。
机器视觉 测量精度 远心度 厚度 边缘检测 双远心光学
1 中国科学院西安光学精密机械研究所，陕西 西安 710119
2 中国科学院大学，北京 100049
为了实现编码器测角精度的高精度测量，介绍了应用多面棱体和自准直仪组合测量编码器测角精度的原理和方法，建立了多面棱体坐标系和自准直仪测量坐标系，利用坐标变换的方法推导了塔差对测角精度测试结果影响的精确模型。结果表明，编码器转轴的倾斜角度和倾斜方向会影响编码器测角精度的测量结果。测量误差随编码器的倾斜角度的增大而增大，且近似成平方关系。测量误差随随编码器的倾斜方向改变，倾斜方向角为0°或180°时，测量误差最小；倾斜方向角为90°或270°时，测量误差最大。当倾斜角度为5′时，引入的测量误差为0.11″～0.48″，这对于Ⅰ~Ⅲ级编码器的测试是不能忽略的。根据被测编码器的精度等级将塔差控制在恰当的范围内，给出了不同精度等级编码器测试时塔差的控制要求。
测量 误差分析 坐标变换 光电编码器 测角精度 塔差
1 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所, 吉林 长春 130033
2 中国科学院研究生院, 北京 100039
介绍了红外热像仪测温原理,分析了影响红外热像仪测温精度的因素,计算了不同表面发射率下红外热像仪的测温误差曲线。理论分析表明,目标表面发射率越高,红外热像仪测温精度越高。实验改变表面发射率的设置,计算了不同表面发射率对应的总辐射亮度,得到TP8型长波红外热像仪能够精确测温时,目标表面发射率必须大于0.5的结果。最后,对表面发射率分别为0.96、0.93和0.3的3种材料进行实际测温,结果表明,材料表面发射率较高时,红外热像仪具有较好的测温精度。
表面发射率 红外热像仪 红外测温 测温精度 surface emissivity infrared thermal imager infrared temperature measurement temperature measuring accuracy
