卫星天线在热真空试验中的全场变形测量技术

为真实卫星天线在卫星地面实验站进行了热变形测量的需求,利用卫星天线小模型,进行测试技术研究,用电子散斑干涉技术,在无特殊隔振的条件下,进行全场动态变形测量,获得了全场变形的信息,结果表明,该项技术完全有可能用于真空卫星天线热变形时实时测量。     

线值计量中弯曲变形误差的计算

在线值计量中,所谓变形是由两部分组成的,一是由被测工件本身自重引起的变形;二是由测量器具测量力引起的变形。这两部分变形都将引起测量误差。根据胡克定律,当被测件受到纵向测力后而引起的变形量为:     

双脉冲瞬态散斑全场测量方法研究CSCD

散斑测量技术在瞬态振动过程测量中具有不可或缺的重要地位。提出双脉冲瞬态散斑全场测量技术，解决了双脉冲激光器与双曝光相机的时序同步的关键技术，设计了基于双脉冲激光器的瞬态散斑光路系统，搭建了双脉冲瞬态散斑全场测量系统，从而实现了（2~800）μs 时间间隔内连续可调的瞬时振动形貌的测量。     

基于相位匹配的大视场视觉检测系统

针对三维测量大量程和高精度测量问题,提出一种新型双目视觉检测系统.该系统通过向被测物投射间距可变的光栅条纹,将不同曲率的被测表面进行相位编码,由相位匹配得到被测物稠密的立体匹配点云;再由标定出的摄像机内外参数计算出被测物的精确三维坐标.为了解决传感器单元测量区域较小的问题,系统通过步进电机控制传感器移动,获取大型物体的全场三维数据点云;最后利用四元素法,实现大型物体的三维数据拼接.该系统长度测量标准差为36 μm,角度测量与坐标测量机(CMM)测量结果的相对误差0.2％.给出了某V型面三维实测的数据重建结果.对某大型特件(360 mm×300 mm)经过三维拼接正确复现了其三维形貌.该系统对于解决大型构件三维形貌的在线高精度检测问题具有较高工程应用价值.      

一种自由曲面视觉测量三维数据拼接方法

提出一种利用标志点构建全局测量控制点的视觉测量三维数据拼接方法.在被测自由曲面上粘贴标志点,并在被测区域放置基线尺,采用1台数码相机在不同视点拍摄标记点和基线尺图像,由此求解数码相机在不同视点的坐标系变换关系.在此基础上,根据立体视觉模型确定标志点三维坐标,转换到全局坐标系下,形成全局测量控制点.视觉传感器在不同位置对各局部区域进行三维扫描,获得局部区域内标志点在局部测量坐标系下的坐标,通过至少3个非共线标志点解算局部坐标系到全局坐标系的变换,从而将实现局部三维数据的拼接.该方法操作简便,适合现场使用.实验结果表明, x,y,z 坐标的拼接误差分别为0.03mm,0.02mm,0.07mm.     

时变热辐射环境下高温合金蜂窝板三维热变形测量

轻质、高强和隔热性能优良的蜂窝合金板结构已广泛用于航空航天领域,其在模拟瞬态气动热环境下的热变形是高速飞行器热防护结构设计的重要参数之一.首先,用自行研制的红外辐射瞬态气动热实验模拟系统模拟与其服役环境类似的时变热辐射环境,用新型"主动成像"三维数字图像相关(3D-DIC)测量方法对高温合金蜂窝板结构试件在时变热辐射环境下不同时刻的三维热变形进行了测量.其次,为保证三维数字图像相关测量方法能有效实施,提出一种制作稳定的大面积高温散斑新方法,该方法制作的高温散斑能在整个实验过程中保持稳定,可作为高温变形的有效载体.最后,用Hoff等效刚度理论计算高温合金蜂窝板在稳态时的最大翘曲位移.研究结果表明:210 mm×210 mm的高温合金蜂窝板在单侧面辐射加热条件下其面内变形为均匀热变形,而离面变形为轴对称的翘曲变形,在900℃时其最大离面翘曲位移约为1.6 mm;Hoff等效刚度理论计算结果与实验结果相吻合.      

基于机器视觉的轻型梁三维振动测量方法

振动测量是状态检测和故障诊断的方法之一，针对传统接触式测量方法中存在负载效应等问题，对基于机器视觉的三维振动测量方法进行了研究。首先，基于视频相位的二维振动测量方法，提取出相机所采集图像中被测目标的二维振动数据。然后，在二维振动测量方法的基础上，结合双目立体视觉，设计了一种基于机器视觉的三维振动测量方法。最后，进行了悬臂梁的振动测量实验。结果表明:所提方法可以实现无接触和无标记的振动测量，并能准确测量出三维的振动信息。      

NX—104轻型汽车后桥壳体三维有限元应力计算

对ＸＮ－１０４０轻型汽车后桥壳体进行三维有限元应力计算，并分析计算结果，得到该型后桥壳体的应力大小，位移大小，应力分布状况，并通过Ａｕｔｏ－ＣＡＤ１１．０构造变形前后的三维线框模型，从而直观的分析后桥壳体的变形。     

XN－1040轻型汽车后桥壳体三维有限元应力计算

对ＸＮ－１０４０轻型汽车后桥壳体进行三维有限元应力计算，并分析计算结果，得到该型后桥壳体的应力大小，位移大小，应力分布状况，并通过Ａｎｔｏ－ＣＡＤ１１．０构造变形前后的三维线框模型．从而直观的分析后桥壳体的变形．     

深孔尺寸及形状误差自动综合测量理论与方法的研究

通过研究深孔尺寸及其形状误差在线自动综合测量的基本理论,给出一种新的误差分离方法。用此方法,能够在测量过程中将被测深孔工件尺寸及形状误差与工件的回转运动误差、测头的直线运动误差分离开来。而且在进行误差分离的同时,能精确确定被测表面各点的三维坐标,建立起各项被测参数的数学模型,并研制成功由微机实时数据处理的深孔在线综合测量系统。实验结果表明,该测量系统的基本理论正确,测量结果准确可靠。     

基于去噪的SAR复图像SPIHT压缩算法

提出一种对合成孔径雷达(SAR,Synthetic Aperture Radar)复图像压缩的改进的分层树集合分割(SPIHT,Set Partitioning in Hierarchical Trees)算法,高效完成SAR复图像压缩,既有效地保留了SAR复图像的相位信息,又抑制了斑点噪声.首先根据SAR复图像的统计特征进行预处理,然后进行小波变换,对不同子带的小波变换系数采取不同的门限,进行软门限斑点噪声抑制,再经过SPIHT量化编码,得到压缩后的码流.仿真实验表明,在64倍高压缩比的情况下,通过对重建SAR复图像数据的相位误差、等效视数、平均空域相关系数等指标的测量,验证了该算法仍然具有很好的性能.      

激光雷达复材型面测量精度分析方法

针对激光雷达复材型面测量时测量精度的评定需求，提出了一种基于激光雷达回波信号信噪比（SNR）的精度分析方法。通过对复材型面检测结果进行评价，获取零件脱模后准确的变形量结果，有利于实现精准修模。所提方法考虑了测量工程中待测距离、入射角、材料属性等因素对测量结果产生的影响，研究激光雷达型面测量过程中回波信号信噪比与测量精度的联系，利用信噪比的变化规律，结合仪器不确定度，确定测量点云不同区域的精度修正因子，实现激光雷达大尺寸复材型面变形量检测结果的测量精度分析，减小了测量误差对变形量的影响。所提方法能准确评价测量结果的精度，获取复材型面的真实变形量。      

山区机场高填方地基变形分析

目前山区机场大量采用高填方工程，高填方地基沉降变形问题是个亟待解决的重要问题。首先，基于统一硬化（UH）模型，通过研究含石量与内摩擦角和黏聚力的关系，并基于扩展SMP准则和变换应力，将含石量引入到UH模型中，建立了考虑含石量的UH模型；应用当前屈服面与平均主应力轴交点的变化规律作为考虑含石量UH模型加卸载的判断准则，实现了硬化和软化的统一考虑；采用半隐式回映应力更新算法，将加卸载判断准则应用到应力更新算法中，实现了考虑含石量UH模型的有限元应用。其次，应用考虑含石量UH模型的有限元程序，对土石混合料的大型三轴试验进行了计算分析，计算结果和实测结果进行对比，验证了有限元程序的有效性。最后，应用考虑含石量UH模型的有限元程序，对山区机场高填方地基进行了三维有限元分析，得到了地基沉降监测点的竖向位移随时间的变化曲线，并与不考虑含石量UH模型、修正剑桥（MCC）模型计算得到的曲线及工程实测数据进行了比较，得到了高填方地基的竖向位移云图、侧向位移云图、孔隙水压力云图和超静孔隙水压力随时间的变化曲线，从而得到了机场高填方地基的位移和超静孔隙水压力变化规律，说明了考虑含石量UH模型在分析山区机场高填方地基变形方面的合理性。      

SAR图像的非下采样Contourlet噪声抑制算法

非下采样Contourlet变换克服了小波变换非一维奇异性最优基的缺点,而且其平移不变性使其边缘保持能力优于Contourlet.提出了一种非下采样Contourlet的合成孔径雷达(SAR,Synthetic Aperture Radar)相干斑去噪模型.首先对SAR图像进行同态变换,将乘性噪声变为加性噪声;再进行非下采样Contourlet变换,包括非下采样金字塔分级和非下采样方向滤波2部分;最后利用阈值的方法将信噪实施分离.实验中针对乘性噪声污染的航拍图像和原始SAR图像,进行了传统的Lee滤波器和小波滤波器去噪,与上述模型去噪进行比较,在去噪性能和边缘保持的主观视觉上都得到了优异的结果.      

基于月面单幅图像的软着陆障碍识别与安全区选取方法

针对月球软着陆自主避障的需求,提出了一种适合月球灰尘表面的改进优化Hapke模型,给出了相对高程的求解、障碍识别与安全区选取方法,解决了已有纹理法无法识别坡度的问题,实现了利用单幅图像的月面着陆障碍识别与安全区域选取。利用月球软着陆下降段仿真图像,进行了模型解算和三维高程恢复并计算安全区域,结果表明,利用月面单幅图像能够实现障碍的识别与安全区的选取。     

基于分割途径的SAR单视图像斑点噪声抑制方法

在图像分割思想的基础上,结合合成孔径雷达(SAR)图像的区域特征,利用恒虚警率边沿检测技术将分割区域最大化,并在分割区域内根据SAR图像特性进行优化滤波,得到了一种基于图像分割的单视SAR图像降斑方法.其中,边沿检测和区域分割在多视图像中进行,保证了检测和分割的有效性.计算机仿真结果证明了该方法的优越性.      

基于波动光学的显微光场成像点扩散函数

光场Micro-PIV通过Lucy-Richardson（L-R）算法对光场图片进行反卷积重建,从而获得示踪粒子的三维坐标信息,准确的点扩散函数（PSF）是L-R算法完成重建的前提,而现有PSF模型不适用于光场Micro-PIV系统。为此,建立了基于波动光学的显微光场成像PSF模型,进行了数值仿真,获得了模拟PSF图像,并通过结构相似性算法计算了模拟PSF图像与实际PSF图像的相似度,进一步利用L-R算法结合PSF对单个粒子和不同浓度下示踪粒子的流场进行了三维重建。结果表明:模拟PSF图像与实际PSF图像相似度大于0.94,表明PSF模型具有较高的准确性;单个粒子的三维坐标误差在一个像素以内,并可准确地获得不同浓度下示踪粒子的三维坐标信息,进一步验证了模型的准确性,为光场Micro-PIV实现瞬时三维速度场测量奠定了基础。      

整流罩分离过程中运动位姿测量技术研究

针对整流罩分离过程中的空间目标三维位姿跟踪测量,设计了双目视觉测量系统,完成整流罩关键点的空间三维坐标测量。基于各特征点的图像处理、识别及跟踪测量算法,结合极线约束匹配,实现目标点的精确立体匹配,可完成不同目标特征点的三维空间坐标解算,进而获取不同运动姿态时的速度、加速度等关键信息,为整流罩机械设计、动力学设计提供参考依据。