南京理工大学 电子工程与光电技术学院，江苏 南京 210094
提出了一种红外热成像视频中运动目标识别追踪以及轨迹重构的动态仿真方法。通过仿真环境中虚拟红外图像的生成方式与成像的基本模型，对得到的图像进行一系列预处理。以空对空场景搭建了基于Gazebo与OpenCV的动态仿真平台，利用平滑约束算法对追踪目标进行实时动态轨迹重构，提出了误差分析模型，并分析出轨迹重构算法的性能以及仿真平台的效能。实验结果表明，该方法针对空对空场景下的红外运动目标轨迹重构具有较好的精度与鲁棒性，对目标的运动模型基本没有约束，同时仿真平台具有较高的运行效能与实时性，普通家用电脑即可实现高于60 fps的实时动态仿真，满足轨迹重构算法性能测试与训练的需求，其核心算法亦可迁移至机载计算平台实现真实场景下的实时轨迹重构。所提出的单路热成像视频中运动目标轨迹重构动态仿真方法对空间目标三维轨迹重建与动态测距定位的研究具有重要意义。
动态仿真 红外成像 轨迹重构 平滑约束 dynamic simulation infrared imaging trajectory reconstruction smoothing constraint 红外与激光工程
2022, 51(2): 20210901
1 西安电子科技大学 物理与光电工程学院, 陕西 西安 710071
2 西安应用光学研究所, 陕西 西安 710065
研究了载体平台振动条件下红外系统成像模糊效应模型, 实现了系统成像模糊效应动态仿真。依据红外系统成像原理及平台振动规律, 建立载体平台振动下红外系统成像模糊效应模型; 通过研究模糊效应纹理预生成及实时采样方法, 实现载体平台振动下系统成像模糊效应实时计算; 基于仿真结果定量分析了载体平台不同振动条件下, 红外系统成像质量退化程度。结果表明: 载体平台振动时, 振动振幅或振动频率增大都会导致红外系统成像质量严重退化; 而且观测距离越远, 载体平台振动对系统成像质量影响越明显。
红外系统 模糊效应 平台振动 纹理 动态仿真 成像质量 infrared system blur effect platform vibration texture dynamic simulation imaging quality 红外与激光工程
2018, 47(9): 0904004
1 福州大学 机械工程及自动化学院, 福建 福州350108
2 福建福光股份有限公司, 福建 福州350004
为了提高镜片的加工精度与效率,利用计算机控制光学表面成形技术(CCOS)的抛光方法对光学镜片进行抛光全过程动态仿真。根据Preston方程建立材料去除函数模型,对抛光过程中压力、转速以及工件与抛光磨头相对半径比对抛光去除速率的影响进行分析。为建立球面镜片的动态全过程仿真,结合卷积原理,推导加工残余误差与去除函数和驻留时间三者间的线性关系,根据镜片的对称性,将元素个数从2m+1点简化为m+1点,以提高运算效率。最后为获得仿真最小残余误差,采用非负最小二乘法求解驻留时间。结果表明,材料去除速率函数类似于高斯分布,抛光后能使镜片面形误差收敛,对模拟表面进行仿真,半径为100 mm的镜片其初始表面形貌粗糙度的均方根值从0.467 μm收敛到0.028 μm,轮廓最大高度从6.12 μm收敛到1.48 μm。对实测表面进行加工仿真同样令其表面形貌粗糙度的均方根值从3.007 μm收敛到0.107 μm,轮廓最大高度从160.73 μm收敛到13.76 μm,因此提出的驻留时间求解方法对于球面镜片抛光全过程动态仿真有一定的可行性。
光学镜片 球形磨头 抛光去除 动态仿真 快速迭代法 optical lens spherical polishing tool polishing removal dynamic simulation fast iterative algorithm
沈阳航空航天大学 航空制造工艺数字化国防重点学科实验室, 辽宁 沈阳110136
将工业机器人应用到增材制造系统中可显著提高其制造能力, 但在对机器人进行扫描轨迹编程时, 示教编程方式难以满足轨迹规划的复杂性和任意性, 而离线编程方式却能有效解决该问题。针对基于库卡某型工业机器人的同步送粉式激光沉积制造设备, 搭建了一套极具通用性和实用性的离线编程系统, 开展了机器人运动学算法研究、动态仿真系统开发、机器人程序输出等工作, 成功将现有专用于金属件沉积成形的辅助编程软件输出的分层切片扫描轨迹数据转换成了机器人6个旋转关节分量, 为沉积制造过程动态仿真和机器人程序输出提供了准确的数据源。通过开展现场试验对系统功能进行了全面验证, 制件形貌达到预期要求, 试验结果表明, 机器人运动学算法准确、位姿变换平滑, 仿真动作姿态与实际完全一致, 输出的机器人程序准确, 解决了先前为工业机器人编制任意、复杂扫描轨迹运动程序较难的问题。
激光沉积制造 工业机器人 离线编程系统 运动学算法 动态仿真 laser deposition manufacturing industrial robot off-line programming system kinematics algorithm dynamic simulation
南京理工大学,电子工程与光电技术学院,江苏,南京,210094
红外热像仪的研制离不开各种图像处理算法的设计、仿真和优化;结合虚拟仪器技术和可编程多模式驱动技术,开发了红外焦平面阵列成像动态仿真系统软硬件平台;利用这一平台,通过图形化软件编程,可进行多模式红外焦平面阵列的各种图像处理算法的动态仿真,实时验证其成像效果,及时进行修改和优化.工程应用实践表明:系统对盲元检测与补偿、非均匀性校正和直方图修正等算法的验证与优化取得了满意的效果;该系统为红外热像仪设计仿真、算法的适用性和实时性验证以及算法的优化提供了灵活实用的工具.
红外成像 红外焦平面阵列 动态仿真 可编程多模式驱动 虚拟仪器
