1 南昌理工学院电子与信息学院，江西 南昌 330013
2 海南科技职业大学机电工程学院，海南 海口571126
为进一步提高室外场景无人机深度测量值的精度，提出了基于激光传感器的双目无人机室外场景视觉深度估计方法。利用回波信号方程分解无人机的回波脉冲信号，解决激光传感器接收回波信号时出现的叠加回波问题。依据激光传感器中的激光成像原理，对无人机的回波信号进行小目标检测成像，解决了因邻近目标波形覆盖难以提取小目标的问题。利用反向卷积神经网络重构图像网络，重新设定Skip的作用域用来无缝拼接提取到的图像特征，以此实现双目无人机室外场景的视觉深度估计。试验结果表明，运用该方法估计室外场景深度时，检测到深度测量值与标准测量曲线相近，视差像素比例可以维持在50%以上，且深度估计的评价均优于对比方法。
激光传感器 双目无人机 室外场景 视觉深度估计 激光成像 laser sensor binocular drone outdoor scene visual depth estimation laser imaging
西南交通大学机械工程学院，四川 成都 610031
受电弓磨耗关系着地铁的正常运行。为了对地铁受电弓磨耗进行有效检测，提出一种地铁受电弓磨耗线激光在线检测方法。该方法利用两台线激光传感器采集受电弓廓形数据，通过阈值设定、特征点搜寻、廓形配准对比得到受电弓实际磨耗。针对特征点搜寻，提出一种基于点云窗口移动计算的特征点搜寻算法，通过定义点云窗口来遍历受电弓廓形，计算每次移动后窗口内数据点方差，构造窗口最小方差索引点与廓形第一等分点直线，依据点线最大距离找出受电弓廓形特征点。采用主成分分析（PCA）算法的粗配准结合迭代最近点（ICP）算法的精确配准策略，实现受电弓廓形配准，依据配准结果得到受电弓磨耗。实验结果表明，特征点搜寻算法可准确找出所需特征点，廓形配准策略能有效保留廓形数据磨耗情况，使检测系统达到±0.5 mm的磨耗检测精度要求，实现地铁受电弓磨耗在线测量。
测量 受电弓磨耗检测 线激光传感器 特征点 点云窗口 廓形配准 中国激光
2023, 50(23): 2304001
1 西南交通大学先进驱动节能技术教育部工程研究中心，四川 成都 610031
2 西南交通大学机械工程学院，四川 成都 610031
3 西南交通大学唐山研究院，河北 唐山 063000
枕簧是铁路货车减振装置的关键部件，发挥着承载和缓冲的作用，其尺寸直接影响车辆的减振能力与特性。为保证行车安全，铁路货车段修和厂修时必须对枕簧几何尺寸等进行测量与检查。为提高枕簧检修过程中的测量效率，提出了一种基于三维激光点云的枕簧几何尺寸测量方法。该方法采用线激光传感器获取了枕簧三维点云数据，利用下采样和k-means聚类等算法实现了点云数据的预处理，然后通过平面拟合利用高度测量算法测量了枕簧高度；经过点云降维、边缘提取、圆分割后利用改进的圆拟合算法测量了枕簧内、外直径。搭建试验平台进行了测量算法的精度、可靠性和重复性试验。结果表明：测量10组不同枕簧，最大平均误差在±0.35 mm内，平均测量时间为2.7 s；测量4组枕簧10次，最大平均误差在±0.35 mm内，重复性小于3%。测试结果具有良好的精度和稳定性，满足检修规程和检修工艺要求。
测量 枕簧测量 三维点云 线激光传感器 平面拟合 中国激光
2023, 50(19): 1904001
1 山西大学量子光学与光量子器件国家重点实验室，激光光谱研究所，山西 太原 030006
2 山西大学极端光学协同创新中心，山西 太原 030006
3 山西迪奥普科技有限公司，山西 太原 030006
讨论无人机载污染气体激光监测技术的发展现状以及在我国“天地空”一体化监测体系中的应用价值。无人机载污染气体激光监测平台由无人机平台和机载污染气体激光传感器两部分组成。从无人机平台出发，首先介绍当前无人机平台的类型，阐明不同类型无人机的优势和劣势；然后，介绍适用于无人机装载的几种激光光谱传感技术原理和相关应用，讨论无人机载污染气体激光监测技术在气体监测领域的应用潜能。
激光光谱 激光传感器 无人机 气体监测 光学学报
2023, 43(18): 1899912
1 长春工业大学机电工程学院, 吉林 长春 130012
2 长春工程学院机电工程学院, 吉林 长春 130103
3 中车长春轨道客车股份有限公司工业规划发展部, 吉林 长春 130062
针对目前线缆缠线机存在的到边反向不及时、效率低、依赖人工反向等问题, 采用线激光传感器对缠线机的线缆到边情况进行实时动态检测, 根据结果及时调整缠线机横向运动方向。首先根据线缆与挡板交点的特殊位置, 应用带约束的凹凸点检测算法对点云进行数据分割; 其次利用RANSAC算法对挡板的数据进行直线拟合, 然后使用斜率特点在线缆数据中找到待测线缆, 对待测线缆点云数据进行整体最小二乘法拟合圆; 最后计算出待测线缆到挡板处的相对位置。试验证明, 带约束的凹凸点算法能准确地找到数据分割点, 并计算出待测线缆到挡板处的距离, 实现线缆成卷过程中到边反向的实时检测。
线激光传感器 凹凸点检测算法 数据分割 到边反向 line laser sensor concave-bump detection algorithm data segmentation the reverse side
精密零件外观设计对尺寸精度具有严格要求，为减少尺度偏移情况，满足其性能指标要求，提出基于多激光传感器检测的复杂曲面精密零件外观设计。确定敏感器件与成像轴之间的倾斜角，采集零件内部信息；引入模糊集理论和隶属度函数，平滑滤波处理采集测点信息，减小采集数据噪声；确立几何、物理、性能参量间耦合关系，通过线性敏感度模型实现几何参数补偿；定义三种曲面和四个标架系表述约束条件间位姿关系，将其变换为矩阵形式，获得更深层次的位姿表达式，用以检测精密零件外观是否合理，零件实用性是否更高。试验表明，该方法可以全面获取零件信息，减少数据噪声，检测能满足精密零件的外观设计要求，使设计的零件外观更加精准，有利于精密零件的实际使用。
激光传感器 复杂曲面 精密零件 外观设计 laser sensor complex surface precision parts appearance design
1 江南大学机械工程学院，江苏 无锡 214122
2 江南大学机械工程学院江苏省食品先进制造装备技术重点实验室，江苏 无锡 214122
针对目前航空叶片接触式测量中存在的效率低、表面易损伤等问题，设计并搭建了集航空叶片检测与加工于一体的线激光在机测量实验平台。在进行激光非接触测量中，点云数据容易出现误差。为了提高激光在机测量的精度，对在测量过程中的主要影响因素进行了探讨和分析。分别建立了基于径向基函数神经网络和支持向量回归机的误差预测模型，并对两种预测模型的性能进行了比较。提出自由曲面检测的误差补偿策略完成了点云数据的补偿和校正。最后以某型号航空叶片为例进行实验，实验结果表明，所提方法能将点云数据的精度提高39.86%，验证了误差补偿模型和补偿策略的可行性。
传感器 线激光传感器 在机测量 误差预测模型 误差补偿 激光与光电子学进展
2022, 59(16): 1628006
1 上海大学机电工程与自动化学院, 上海 200444
2 重庆大学机械传动国家重点实验室, 重庆 400044
3 中国科学院上海光学精密机械研究所高功率激光物理联合实验室, 上海 201800
提出一种基于Adaboost算法的楼宇场景分类方法,用于移动机器人在未知楼宇环境中进行自主环境感知和地图构建。所提方法采用激光传感器获得环境局部栅格地图,并对该地图进行特征提取;然后利用Adaboost算法构建场景分类器,针对不同场景选择有效边界点;采用基于边界的遍历式路径规划策略,由边界点确定移动机器人的导航路径。实验结果表明,移动机器人能够在未知楼宇环境中进行自主巡视,并利用自带的同步定位与建图(SLAM)技术将探测到的局部栅格地图拼接为完整的楼宇环境地图,实现自主导航。
探测器 自主导航 激光传感器 地图构建 楼宇场景分类 激光与光电子学进展
2021, 58(14): 1404001
