检索结果-内蒙古大学图书馆

机械工程学报 2022年第14期58卷 137-145页

作者：申文杰任永杰朱博源林嘉睿天津大学精密测试技术及仪器国家重点实验室天津300072

针对环境复杂的工业现场中自主定位精度低、适应性差的问题,提出一种结合人工信标和视觉的同时定位与地图构建(Simultaneous localization and mapping,SLAM)的双相机定位系统。人工信标无需覆盖全空间布置,无需具备ID信息,通过两台相... 详细信息

针对环境复杂的工业现场中自主定位精度低、适应性差的问题,提出一种结合人工信标和视觉的同时定位与地图构建(Simultaneous localization and mapping,SLAM)的双相机定位系统。人工信标无需覆盖全空间布置,无需具备ID信息,通过两台相机分别拍摄信标及运行视觉SLAM算法完成全空间定位,利用信标定位算法恢复单目SLAM的尺度不确定因子并且建立起两种定位算法坐标系之间的关系,因此当相机视场由信标组成的控制场覆盖范围外再次移回其覆盖范围内时,可通过SLAM算法得到的系统位姿初值实现信标和像点的快速匹配,从而再次精确定位。将双相机定位系统安装在可穿戴的头盔上,测量人员头戴头盔便可实现高精度定位。分析了双相机头盔定位系统的工作原理,并进行了试验验证。试验结果表明,该方法精度较高、适应性强,可满足在信标无法全空间覆盖的复杂工业环境下的自主定位需求。

关键词：多相机系统视觉定位测量人工信标同时定位与地图构建

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基于光谱标定的光频扫描干涉绝对测距方法

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光学学报 2022年第12期42卷 158-168页

作者：尚岳吴腾飞林嘉睿杨凌辉周强邾继贵天津大学精密测试技术及仪器国家重点实验室天津300072

光频扫描干涉(FSI)绝对测距技术具有精度高、灵敏度高等优点,受到了大型装备制造领域的广泛关注。为获得更高的测距精度,FSI系统中往往需要通过构建光纤辅助干涉仪以实现对光频变化的精密监测。然而,受环境因素以及色散效应的影响,光纤... 详细信息

光频扫描干涉(FSI)绝对测距技术具有精度高、灵敏度高等优点,受到了大型装备制造领域的广泛关注。为获得更高的测距精度,FSI系统中往往需要通过构建光纤辅助干涉仪以实现对光频变化的精密监测。然而,受环境因素以及色散效应的影响,光纤辅助干涉仪的光程难以在测量过程中维持稳定,导致测量精度严重下降。针对这一问题,提出了一种基于光谱标定的FSI绝对测距方法,采用氰化氢(HCN)气体的吸收光谱特征为FSI系统辅助干涉仪光程的在位快速标定提供稳定、精确的光频参考。提出了一种色散失配误差的快速补偿方法以消除光纤辅助干涉仪引入的色散失配误差对测量结果的影响。为验证上述方法的有效性,在20 m的距离上与商用干涉仪进行精度对比实验。实验结果表明,在测量范围内该系统的最大测距偏差小于50μm,测量重复性优于±4μm。

关键词：测量光频扫描干涉绝对距离测量吸收光谱色散效应

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航空发动机叶尖间隙在线测量技术研究综述

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航空学报 2022年第9期43卷 74-100页

作者：段发阶牛广越周琦傅骁蒋佳佳天津大学精密测试技术及仪器国家重点实验室天津300072

叶尖间隙是航空发动机设计和试验的关键参数,直接影响发动机的工作效率和运行安全。航空发动机叶尖间隙的实时在线监测已成为测试大纲中的必备项目。随着新型航空发动机的发展,叶尖间隙测量技术进一步成熟和深入。介绍了叶尖间隙在线测... 详细信息

叶尖间隙是航空发动机设计和试验的关键参数,直接影响发动机的工作效率和运行安全。航空发动机叶尖间隙的实时在线监测已成为测试大纲中的必备项目。随着新型航空发动机的发展,叶尖间隙测量技术进一步成熟和深入。介绍了叶尖间隙在线测量原理,阐述了系统典型结构及常用测量流程,归纳了叶尖间隙在线测量的6大关键技术,详细分析了放电探针法、光纤法、电容法、电涡流法和微波法等叶尖间隙测量方法的工作原理、性能特征、关键技术发展历程及未来发展方向,对比总结了各种方法的研究成果和最新产品,提出了叶尖间隙测量领域的发展趋势与展望,从6个方面总结了叶尖间隙测量领域的未来重点研究方向,为后续研究提供参考。

关键词：叶尖间隙在线测量航空发动机旋转叶片传感器

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基于K-medoids分类的场地微振动振源识别方法

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仪器仪表学报 2022年第11期43卷 113-122页

作者：张钧奕余才志王鹏孙长库天津大学精密测试技术及仪器国家重点实验室天津300072

各类精密实验室及半导体生产厂房都具有隔振设计,但周围仍可能出现一些超限振动,为找到经隔振设施后转变为微振动的干扰源,需对检测信号进行微振盲源分类与识别;因瞬态微振动信号低频、低幅值、持续时间短的特性,传统振动信号分析手段... 详细信息

各类精密实验室及半导体生产厂房都具有隔振设计,但周围仍可能出现一些超限振动,为找到经隔振设施后转变为微振动的干扰源,需对检测信号进行微振盲源分类与识别;因瞬态微振动信号低频、低幅值、持续时间短的特性,传统振动信号分析手段很难解决此问题,因此本文提出一种基于K-medoids分类的场地微振动振源识别方法。将长期监测数据通过预处理后进行端点检测算法截取瞬态微振动信号;对提取到的信号进行归一化梅尔滤波系数特征提取,构成特征矩阵;将特征矩阵进行基于动态时间归整距离的K-medoids算法聚类,并对场地周围包含的振源数进行估计;对各分类结果进行混合高斯模型建模,采集怀疑振源的数据,并由模型概率阈值判断识别,找出影响严重的干扰源。利用某场地24 h长期监测数据进行实验,成功找到该场地平均幅值最大和出现频次最高的两类干扰振源,分类正确率达到90.57%,识别率达到96.8%,证明了本文方法的有效性和准确性。

关键词：振源识别场地微振动归一化梅尔滤波系数 K-medoids聚类混合高斯模型

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多光谱雷达-红外兼容超宽带隐身超表面

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光学学报 2024年第20期44卷 260-268页

作者：王佳云康晋峰屈增段俊萍张斌珍中北大学仪器与电子学院省部共建动态测试技术国家重点实验室山西太原030051

随着目标隐身的需求日益增长,以及多光谱结合探测技术的应用越来越广泛,对多光谱结合隐身技术的研究显得尤为紧迫。本文提出并制备了一种基于高集成度超表面的超宽带多光谱隐身材料,并对其进行了测试。该材料由雷达吸波层和红外屏蔽层组... 详细信息

随着目标隐身的需求日益增长,以及多光谱结合探测技术的应用越来越广泛,对多光谱结合隐身技术的研究显得尤为紧迫。本文提出并制备了一种基于高集成度超表面的超宽带多光谱隐身材料,并对其进行了测试。该材料由雷达吸波层和红外屏蔽层组成,能够在雷达频段4.16~23.15 GHz范围内实现超过90%的电磁屏蔽,雷达散射截面(RCS)缩减达到-10 dB以上。同时,在红外频段3~14μm范围内,该材料的红外发射率低于0.3。通过等效电流分布和等效电路模型对超表面的工作原理进行了分析,并探讨了其工作性能的角度稳定性。此外,制备样品的实验测试结果与仿真计算结果相吻合。

关键词：表面光学超表面多光谱雷达隐身红外隐身超宽带

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基于陀螺幅频泰勒级数展开的圆锥误差补偿方法

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中国惯性技术学报 2024年第10期32卷 955-961,967页

作者：纪越王志超李醒飞鲁建宇李金义天津工业大学控制科学与工程学院天津300387 天津大学精密测试技术及仪器国家重点实验室天津300072

针对实际载体高动态运动环境中陀螺角速度经过滤波去噪且存在通带范围内增益不均匀的问题,导致传统等效旋转矢量迭代过程误差累积增加,提出一种基于陀螺频域特征的圆锥误差补偿算法。该方法构建了匹配陀螺频率特征的角速度输入函数,进... 详细信息

针对实际载体高动态运动环境中陀螺角速度经过滤波去噪且存在通带范围内增益不均匀的问题,导致传统等效旋转矢量迭代过程误差累积增加,提出一种基于陀螺频域特征的圆锥误差补偿算法。该方法构建了匹配陀螺频率特征的角速度输入函数,进而计算幅频旋转矢量增量与理想旋转矢量的差值,通过将特征函数在频域内展开泰勒级数,使频域特征项系数对应相等求解圆锥系数,补偿系数可以看作考虑频域特征后对理想系数的修正补偿量。仿真及实验结果表明,所提幅频特征补偿算法锥进轴漂移率由10^(-5)(°)/h降低为10^(-11)(°)/h,验证了算法可行性,最终在单轴转台进行位置跟踪实验,实时位置跟踪精度提高了10%,为高精度捷联惯性导航惯性器件与补偿优化算法提供了理论参考与实验基础。

关键词：频率特征圆锥误差姿态跟踪单轴转台

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线扫描视觉检测系统机械-成像综合误差建模

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红外与激光工程 2022年第12期51卷 175-184页

作者：陈宇轩仇中军汤骏杰天津大学精密测试技术及仪器国家重点实验室天津300072

针对线扫描视觉检测系统精度易受机械结构误差影响且具体影响机制不明确的问题,建立并分析了机械误差对系统成像误差影响的数学模型。基于多体运动学与齐次坐标变换理论推导了线扫描视觉检测系统机械系统误差传递模型,并结合线扫描成像... 详细信息

针对线扫描视觉检测系统精度易受机械结构误差影响且具体影响机制不明确的问题,建立并分析了机械误差对系统成像误差影响的数学模型。基于多体运动学与齐次坐标变换理论推导了线扫描视觉检测系统机械系统误差传递模型,并结合线扫描成像特点建立了系统误差综合模型,阐明了机械误差与系统输出图像误差间的对应关系。利用多元函数全微分方法对模型进行了误差灵敏度分析,明确了对系统输出图像x、y两个维度误差影响显著的误差源。针对实际线扫描视觉检测系统进行了误差源验证实验,实验结果表明:所建立的系统误差综合模型可以准确识别出对线扫描视觉检测系统输出图像影响最大的关键误差源;模型对于关键误差源在不同位置灵敏度数值预测与实际偏差不超过2.38%,可以实现对系统关键误差源灵敏度的准确预测。

关键词：机器视觉检测线扫描误差建模多体系统理论

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长导轨五自由度测量中直线度精度提升方法与优化设计

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光学精密工程 2022年第20期30卷 2467-2478页

作者：张聪刘文正段发阶傅骁王新星天津大学精密测试技术及仪器国家重点实验室天津300072

为了提升长导轨五自由度测量中直线度测量精度,对五自由度测量装置中直线度测量单元的测量光路、误差模型和标定方法等进行研究。长距离测量时基准光束角度漂移会造成严重的直线度误差,光路中采用了望远物镜结构测量角度漂移,相比于单透... 详细信息

为了提升长导轨五自由度测量中直线度测量精度,对五自由度测量装置中直线度测量单元的测量光路、误差模型和标定方法等进行研究。长距离测量时基准光束角度漂移会造成严重的直线度误差,光路中采用了望远物镜结构测量角度漂移,相比于单透镜,这种可以在有限空间内增加焦距,使得组合焦距大于机械尺寸,从而提高测量精度,并通过补偿提高测量稳定性;分析了角度串扰引入的误差,并结合装置中的角度测量值建立了补偿模型;采用四象限探测器作为直线度测量传感器,为解决传感器测量非线性随量程变大而加剧以及测量灵敏度随长导轨移动非线性变化的问题,提出了一种多项式拟合与三次样条插值拟合相结合的分区间标定方法。试验结果表明:在5 m的测量距离以及±400μm的量程内,与激光干涉仪测量结果对比,误差标准差小于0.3μm,3 h内漂移小于±0.5μm。满足长导轨直线度测量对大量程、高精度、高稳定性的要求。

关键词：光束漂移角度串扰四象限探测器长距离多项式拟合三次样条插值拟合

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石英玻璃的紫外飞秒激光光丝高精度加工技术研究

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中国激光 2024年第12期51卷 465-473页

作者：薛波贾平岗安国文苏建慧王灏荃杨楠熊继军中北大学省部共建动态测试技术国家重点实验室山西太原030051

石英玻璃的高精度加工在微机电器件封装、光纤传感和微电子封装等领域有着巨大的需求。为进一步提升加工精度和加工质量,本课题组开展了基于光丝效应的343 nm紫外飞秒激光加工实验,研究了激光焦点位置、脉冲能量、重复频率、扫描速度和... 详细信息

石英玻璃的高精度加工在微机电器件封装、光纤传感和微电子封装等领域有着巨大的需求。为进一步提升加工精度和加工质量,本课题组开展了基于光丝效应的343 nm紫外飞秒激光加工实验,研究了激光焦点位置、脉冲能量、重复频率、扫描速度和扫描次数对石英玻璃光丝损伤形貌的影响,并在此基础上优化工艺参数,对石英玻璃进行了快速切割和打孔实验。研究结果表明:在激光重复频率一定时,脉冲能量越大,光丝损伤越深;脉冲能量不变时,重复频率越高,光丝损伤深度越大;扫描速度的降低会增加损伤深度,但也会使加工表面的熔融物增多;增加扫描次数能显著提升加工质量。利用激光光丝加工方法切割得到的石英玻璃断面接近垂直且粗糙度小于1μm,微孔加工的尺寸精度可达到±2μm。

关键词：飞秒激光石英玻璃光丝效应精密切割微孔加工

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基于FBG传感器的卫星天线形变重构技术

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红外与激光工程 2024年第6期53卷 135-145页

作者：赵继春李元浩宋育苗安国文贾平岗熊继军中北大学省部共建动态测试技术国家重点实验室山西太原030051

针对由温度变化和外界机械载荷等因素引起的卫星天线结构形变重构需求,提出了一种基于光纤布拉格光栅(FBG)传感器的可视化形变重构技术。利用非金属封装材料和聚酰亚胺光纤光栅制备了FBG应变传感器和温度传感器进行应变与温度的测量,采... 详细信息

针对由温度变化和外界机械载荷等因素引起的卫星天线结构形变重构需求,提出了一种基于光纤布拉格光栅(FBG)传感器的可视化形变重构技术。利用非金属封装材料和聚酰亚胺光纤光栅制备了FBG应变传感器和温度传感器进行应变与温度的测量,采用光纤传感解调系统实现结构的形变重构。搭建了变温环境天线结构模拟试件形变重构测试平台,采用激光测距仪完成对比测试。研究结果表明,通过相同工艺制备的FBG传感器具有很好的一致性,常温下FBG传感测量的误差小于5.94%,变温环境下的测量误差小于6.97%。重构后的曲面能够真实反映模拟试件的形变情况,验证了该系统的有效性。该技术在卫星天线结构形变重构领域中有良好的应用前景。

关键词：形变重构 FBG传感器应变检测温度解耦卫星天线

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