航空发动机孔探中立体视觉技术研究

介绍了基于立体视觉的发动机孔探技术，建立了平行光轴双目机器视觉模型并采用MATLAB语言实现了摄像机标定，通过图像分析提取出发动机损伤的有效区域，并且运用双目匹配的方法计算出区域的面积及特征点的空间坐标，实现了航空发动机缺陷的定量测量。     

风洞试验中模型迎角视觉测量技术研究

 发展了一种基于双相机的风洞试验模型迎角视觉测量技术。即在风洞模型表面绘制或喷涂一些高对比度的标记点,采用两台400万像素的工业相机采集模型的运动图像,然后求解图像的共线方程获得模型表面标记点的三维空间坐标,利用表面标记点坐标最小二乘拟合出一条空间直线,通过不同时刻空间直线单位方向矢量的变化计算出模型的迎角变化。利用精密电子倾斜仪对迎角视觉测量系统进行静态标定,结果表明:迎角视觉测量系统的准确度在0.01°以内。迎角视觉测量系统在2 m超声速风洞中对一尾支撑无主测力天平铰链力矩测量模型的实时迎角进行了测量,结果表明:系统具有很好的响应特性,可以作为风洞试验中迎角测量的一种有效方法,尤其是用于无主测力天平时模型真实迎角和支杆弹性角的测量。     

基于非平行双目结构的三维坐标解算算法

理想情况下,双目立体视觉模型是平行放置的,三维坐标易于解算。但在实际安装摄像机的时候,光轴无法做到平行,标定所得的重投影矩阵和左右图像匹配都存在误差,影响了三维坐标解算精度。针对此种情况,对非平行双目结构三维坐标解算进行了深入的研究。传统的最小二乘法和归一化最小二乘法都是利用求解联立的超定方程组得到最优解,将最优解看作是空间物点的三维坐标,但是它们都没有考虑所建立的超定方程组所代表的几何意义。从几何学角度出发,推导出一种基于异面直线公垂线中点的三维坐标解算公式,通过在无人机平台上测距实验,验证了此方法比最小二乘法和归一化最小二乘法具有更高的精度。     

基于双目视觉测量系统的孔位补偿研究

由于加工装配误差等原因,飞机壁板工件的数学模型和实际模型往往不一致。为解决不一致导致的制孔位置精度差的问题,提出了一种基于双目测量系统的孔位补偿方案。为了能够更好地设计满足制孔需要的视觉测量系统,分析了机器人自动化制孔系统的工作流程。然后介绍了视觉测量系统组成和工作流程,最后分别对视觉测量系统的基准孔三维坐标提取、孔位误差补偿、数据库读写3个重要功能的技术进行了详细的介绍。通过该双目视觉测量系统的孔位补偿方法,可以获取基准孔的三维坐标,对孔位误差进行补偿,补偿信息写入数据库,提高机器人自动化制孔系统的制孔位置精度。     

绳系网捕系统的定位与测姿方法研究

基于双目视觉原理,建立了空间目标的三维坐标计算模型,利用安装在捕获端的摄像头对主星进行观测,建立了捕获端定姿方法.仿真算例验证了所提方法能够以较高的测量精度实现定位和测姿,可以满足绳系卫星捕获端的姿态确定精度需求.     

基于FPGA的超声三维坐标测量系统

提出基于超声波测距的三维坐标测量方法,利用FPGA实现超声波测距系统电路,设计并行四个通道信号处理系统,获得超声发射端到四个超声接收端的距离,并利用最小二乘法实现发射端空间位置的准确估计。对基于超声波测距的三维坐标测量系统进行实验研究,实验结果表明采用峰值测距和最小二乘三维定位算法可有效实现三维坐标测量,坐标的绝对误差在30 mm以内。     

面向装配对接的双视觉测量试验系统优化标定方法

针对航空航天、轨道交通零部件装配对接测量与定位过程,为解决测量视场范围大、多种测量设备组合使用步骤烦琐等问题,对面向装配对接的双视觉测量系统标定方法进行了研究。通过构建双视觉测量系统模型,分析系统间各相机参数的关系,在单个双目系统中引入闭环约束,结合LM算法对单个双目系统中的相机参数进行优化,另外采用改进的EPnP算法对双视觉系统进行标定,并结合自行设计的双面一维靶标完成了双视觉系统的全局标定和坐标转换。模拟对接试验的结果表明,该优化标定算法在精度上优于传统算法,并在使用过程中简化测量步骤,提高测量效率。     

工业数字近景摄影大尺寸三坐标测量系统V-STARS——解放军信息工程大学测绘学院黄桂平

几何量大尺寸测量主要指"几米至几百米范围内物体的空间位置、尺寸、形状、运动轨迹等的测量"[1].目前可以实现大尺寸三维坐标测量的方法和系统按照所使用的主要传感器可以分为经纬仪测量系统、激光跟踪测量系统、激光扫描测量系统、关节式坐标测量机和数字近景摄影测量系统等[2].     

基于虚拟四目的立体视觉固定飞行昆虫运动参数测量系统

提出了基于单摄像机的测量高扇翅频昆虫飞行运动参数的虚拟四目立体视觉测量系统。文章首先分析了虚拟测量系统原理和立体视觉测量原理,并指出了采用虚拟四目立体视觉测量系统测量昆虫运动参数的必要性,最后给出了基于多平面的虚拟四目立体视觉测量系统的标定方法和实验结果。实验结果表明利用该测量系统可以较好的恢复昆虫双侧翅膀的运动信息,极大的降低了系统成本。     

飞机积冰厚度无标尺实时测量技术

通过对现有积冰厚度测量方法的分析,提出了一种基于激光斑点的无标尺测量方法。该方法采用一台激光器和两台摄像机组成一套三维测量设备,根据两台摄像机中激光光斑的位置,通过影像计算得到其三维坐标,从而得到飞机表面的三维外形。在此基础上,构建三角网(TIN)模型。通过计算搜索冰面点到TIN模型的最短距离得到积冰厚度。实验结果表明,该方法的测量精度可以达到毫米级,数据处理速度可以达到3~5fps。     

光笔式无导轨三坐标测量系统的研究

提出一种非正交系统(俗称无机械导轨),利用位置敏感探测器PSD交汇成像实现三坐标测量,其测量头为一支带有点光源的笔,故称“光笔式无导轨三坐标测量系统”。文章阐述了该系统的结构设计理论及测量原理。     

刀形检测系统及空间测量坐标系的建立

论述一种基于二维视觉的刀形检测及调位系统,给出了测量系统的机械结构以及刀具 原理,分析了系统测量坐标系建立的原理和方法,并给出相关的实验数据。系统的研制实现了高效、精确、自动的刀形检测和位置调整,为高精度数控加工提供了保障。     

An approach for machining distortion measurements and evaluation of thin-walled blades with small datum

Inspection techniques for aero-engine blades are a hot topic in industry. Since these blades have a sculptured surface and a small datum, measurement results may deviate from an actual position. There are few proper approaches compensating for non-uniform distribution errors that are within specified tolerance ranges. This study aimed to develop a meshing structure measur-ing approach for the distortion of blades via non-contact optical 3D scanning. A rough measure-ment and a registration procedure are initially adopted to rectify the coordinate system of a blade, which avoids the initial coordinate system errors caused by the small datum. A measurement path with meshing structure is then unfolded on the blade surface. For non-uniform distribution errors, the meshing structure measurement is more visual and clear than the traditional constant height curves method. All measuring points take only 7 min to complete, and the distribution of error is directly and accurately presented by the meshing structure. This study provides a basis for future research on distortion control and error compensation.     

对称联系组合定标法检测CMM空间误差

分析了现有三坐标测量机误差检测方法，提出了对称联系组合定标法。详细论述了该方法的测量原理及其简练新颖的数学模型，并通过实验比对，验证了该方法的正确性和实用性。     

基于模型大扭角叶片的三维矢量测量技术

针对接触式坐标测量机测量大扭角叶片截面存在余弦误差的问题，提出了基于模型的矢量测量方法。本文对此方法的测量精度及测量效率等方面进行论述，并通过实例验证了基于模型的矢量测量方法在精度与效率等方面优势，实现了此测量方法的工程化应用。     

坐标测量机发展的新方向--虚拟坐标测量机

虚拟坐标测量机是虚拟现实技术与坐标测量技术相结合的必然产物,是虚拟制造技术发展的需要。本文提出了三坐标测量机的一个新的发展方向－虚拟坐标测量机（ＶＣＭＭ）,介绍了虚拟坐标测量机的体系结构和基本功能以及虚拟坐标测量机仿真运行所需要的软硬件环境。     

基于内流场PSP测量技术的图像后处理

由于在测量模型表面压力方面具有独特的优势,光学压敏测量技术（Pressure-Sensitive Paint Technique,PSP）近年来受到了广泛关注。然而,由于内流场流动的复杂性及狭小的几何空间,内流场的PSP压力测量实验难度非常大,影响了PSP的测量精度与显示效果。基于对光学压敏测量技术测量原理的深刻理解,结合图像对准与三维重构理论,探究并优化相应的图像处理流程,自主发展了PSP图像的三维重构程序。以某平面叶栅叶片PSP实验图像为研究对象,按照提出的优化图像处理流程,提高了叶片表面PSP测压的精度,实现了叶片表面压力场的三维重现,并与静压孔测量结果进行了比对。结果表明：所发展的PSP图像处理方法及流程,是现有测量条件下提高PSP测量精度的有效措施之一,且经过叶片表面压力场的三维重现,便于获取图像上的压力信息。     

多路激光跟踪干涉仪坐标测量系统的容错设计

介绍容错设计思想在由多路激光干涉仪构成的柔性坐标测量系统中的应用。由于采用了硬件冗余、软件冗余等技术，不但使该测量系统具有自我标定的能力，而且可恢复因测量过程中“丢光”现象而造成的干涉仪丢失的测量数据。并用三路单轴跟踪系统实现了二维坐标测量。     

An error analysis and optimization method for combined measurement with binocular vision

The accurate measurement of surfaces of large aviation components is vital for the assessment of manufacturing and assembly quality of such components. To satisfy the measurement requirement of large-size components, most current researches pay more attention to combined measurement methods utilizing different measuring instruments, but the related researches on error analysis and optimization methods are not taken enough attention. This paper proposes a combined laser-assisted measurement method with feature enhancement techniques, and it also develops an error propagation model of the main factors affecting the overall measurement error in detail. Firstly, the surface of a large-size component is measured by the measurement system at multiple stations. Secondly, a control point coordinate system is established as a bridge to unify all local measurement data into the global coordinate system. To improve the overall measurement accuracy, the pixel extraction error as a key factor causing the overall measurement error is analyzed in detail. Next, the error propagation model is established, and some optimization strategies of layout for minimizing measurement error and transformation error are researched. Finally, experiments are carried out to verify the effectiveness of the proposed method. The results show that the measurement error of the proposed method reaches 0.073% and 0.14% with a 1D standard ruler and a flat plate, respectively.     

一种基于数字细分技术的万工显技改方法

讨论了万工显测量系统的基本原理，提出了一种用数字细分技术(A／D转换技术)实现栅距脉冲软件细分的方法。以8位数字量按八区间划分为例，给出了小数值的计算公式并分析了细分误差。实验表明，该方法具有较大的工程实用价值。