检索结果-内蒙古大学图书馆

光学学报 2023年第21期43卷 133-141页

作者：黄新欣任永杰马可瑶牛志远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定位精度低、适应性差、鲁棒性低等问题,提出一种基于测量不确定度的视觉惯性自适应融合算法,分析基于隐函数模型的视觉定位测量不确定度,并依据视觉定位测量不确定度自适应调整卡尔曼滤波模型中的参数,校正视觉... 详细信息

针对环境复杂的工业现场定位精度低、适应性差、鲁棒性低等问题,提出一种基于测量不确定度的视觉惯性自适应融合算法,分析基于隐函数模型的视觉定位测量不确定度,并依据视觉定位测量不确定度自适应调整卡尔曼滤波模型中的参数,校正视觉观测偏差,增强视觉惯性融合定位算法在不同观测条件下的鲁棒性。利用精密三轴转台及激光跟踪仪T-mac位姿测量系统对所提融合定位算法的定位精度进行实验验证。实验结果表明,相比传统扩展卡尔曼滤波方法,所提方法能满足视觉观测较差条件下的准确定位需求。

关键词：测量卡尔曼滤波不确定度分析视觉惯性融合位姿测量

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基于DOB与扰动前馈的惯性参考单元位置控制技术研究

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控制与决策 2025年第4期40卷 1331-1338页

作者：王天宇拓卫晓李醒飞何梦洁天津大学精密测试技术及仪器国家重点实验室天津300072 深海技术科学太湖实验室江苏无锡214000

惯性参考单元(IRU)是抑制运动载体光电跟瞄系统载体振动干扰的有效手段. IRU系统指向精度受机械谐振、传感噪声、驱动器输出纹波、基座角振动等内外部扰动影响,不同扰动的来源、特征均有所不同.对IRU系统的多源异质扰动抑制方法展开研究... 详细信息

惯性参考单元(IRU)是抑制运动载体光电跟瞄系统载体振动干扰的有效手段. IRU系统指向精度受机械谐振、传感噪声、驱动器输出纹波、基座角振动等内外部扰动影响,不同扰动的来源、特征均有所不同.对IRU系统的多源异质扰动抑制方法展开研究,在分析系统内外部扰动来源、特征的基础上,提出改进型扰动观测器(RDOB)结构,实现系统窄带大幅值扰动的抑制,结合扰动前馈结构,进一步提升系统对外部扰动的抑制能力,并通过仿真和实验验证控制方法的有效性.结果表明:基于RDOB与扰动前馈技术的控制结构能够实现100 Hz的位置控制带宽,多源异质扰动作用下的闭环指向精度为1μrad,对20 Hz外部扰动的抑制能力可达-32.03 dB,在0.1 mrad、20 Hz外部扰动作用下, IRU系统对0.2 mrad、1 Hz正弦信号的跟踪精度为6.1μrad.

关键词：惯性参考单元扰动观测器多源异质扰动扰动前馈位置控制

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白车身涂胶缺陷自动检测方法

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激光与光电子学进展 2024年第12期61卷 177-183页

作者：宋建阳刘常杰天津大学精密测试技术及仪器国家重点实验室天津300072

白车身涂胶是汽车生产中的重要环节,实现白车身涂胶缺陷的自动检测对于提高汽车生产质量和效率具有重要的意义。针对目前基于传统图像处理和深度学习的视觉检测方法均不能很好地完成涂胶缺陷检测的问题,提出一种将深度学习和传统图像处... 详细信息

白车身涂胶是汽车生产中的重要环节,实现白车身涂胶缺陷的自动检测对于提高汽车生产质量和效率具有重要的意义。针对目前基于传统图像处理和深度学习的视觉检测方法均不能很好地完成涂胶缺陷检测的问题,提出一种将深度学习和传统图像处理相结合的白车身涂胶缺陷检测方法。首先,利用Faster R-CNN的区域候选网络完成胶条的定位和抽取,并根据检测到的感兴趣区域个数,判断是否存在断胶缺陷;然后,采用广度优先搜索和骨架提取算法计算胶条的像素面积、长度和宽度;最后,通过相机标定得到实际宽度和像素宽度的映射比值,计算出胶条的实际宽度,由此判断涂胶宽度是否合格,实现涂胶的缺陷检测。采用(10±1)mm涂胶进行验证实验,结果表明:该方法能够准确识别出断胶缺陷;对胶条宽度的测量误差在±0.35 mm以内;检测速度约为19.50 frame·s^(-1),满足实际生产的要求。

关键词：汽车涂胶缺陷检测机器视觉图像处理

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基于平面点云配准与相对位姿控制的工业件装配方法

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激光与光电子学进展 2024年第4期61卷 262-270页

作者：魏博言杜弘志张瀛任永杰孙岩标天津大学精密测试技术及仪器国家重点实验室天津300072

针对传统装配方法面向平面弱几何轮廓结构的工件装配任务表现出的数据配准成功率低、位姿控制精度不足的问题,提出一种基于平面点云配准与相对位姿控制的工业件装配方法。首先通过双目结构光传感器重建出工件点云信息,应用RANSAC-ICP算... 详细信息

针对传统装配方法面向平面弱几何轮廓结构的工件装配任务表现出的数据配准成功率低、位姿控制精度不足的问题,提出一种基于平面点云配准与相对位姿控制的工业件装配方法。首先通过双目结构光传感器重建出工件点云信息,应用RANSAC-ICP算法对重建结果进行配准,并结合平面法向量特征与最大距离关系进行纠正,从而实现精准点云配准。然后,提出基于相对位姿关系的机械臂控制方法,省略了对工具坐标系的标定,直接利用相对位姿控制机械臂运动,并将相对位姿误差结果作为控制系统误差的评价标准,从而实现可靠装配。最后,在真实测试场景下使用大型工业机械臂进行实验。结果表明,所提方法较传统装配方法装配成功率提升85个百分点,自动化装配精度优于0.5 mm,即该方法可以有效解决平面工件装配问题。

关键词：机器视觉点云配准机械臂装配工业场景相对位姿估计

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单目三维视觉测量技术研究进展

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传感技术学报 2024年第3期37卷 365-380页

作者：宋乐路斯莹侯宇鹏天津大学精密测试技术及仪器国家重点实验室天津300072

单目三维视觉测量在视觉测量领域具有低成本、简便性、结构紧凑等优势,是以智能化、网络化制造为特征的先进制造典型技术之一。经过不断发展,单目三维视觉测量技术已成功应用于无人机导航、智能机器人、工业检测、医疗健康等领域,如今... 详细信息

单目三维视觉测量在视觉测量领域具有低成本、简便性、结构紧凑等优势,是以智能化、网络化制造为特征的先进制造典型技术之一。经过不断发展,单目三维视觉测量技术已成功应用于无人机导航、智能机器人、工业检测、医疗健康等领域,如今呈现出精准化、快捷化、微型化、自动化、动态化等发展趋势。以孔径数量为标准,将单目三维视觉测量技术分为单孔径及多孔径两大类,分别综述两类方法的研究现状和发展历程,重点论述了应用较广的运动恢复结构法(Structure From Motion,SFM)和光场三维测量方法,并对单目三维视觉测量技术的未来方向进行了展望。

关键词：单目视觉三维测量 SFM 光场综述

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扰动观测器在惯性参考单元位置校准中的应用

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光学精密工程 2025年第4期33卷 542-556页

作者：拓卫晓何梦洁李醒飞王天宇天津大学精密测试技术及仪器国家重点实验室天津300072 深海技术科学太湖实验室江苏无锡214000

基于惯性参考单元(Inertial Reference Unit,IRU)的视轴稳定技术是克服运动载体角振动干扰,实现高精密跟瞄的主要技术手段。IRU系统面临机械谐振、传感噪声、驱动器扰动、基座扰动等多源异质扰动,不同扰动间通过加性、乘性或隐性的方式... 详细信息

基于惯性参考单元(Inertial Reference Unit,IRU)的视轴稳定技术是克服运动载体角振动干扰,实现高精密跟瞄的主要技术手段。IRU系统面临机械谐振、传感噪声、驱动器扰动、基座扰动等多源异质扰动,不同扰动间通过加性、乘性或隐性的方式影响系统稳定性能。扰动观测器(Disturbance observer,DOB)能够在不影响系统稳定性的前提下,提升系统的鲁棒性。本文在分析IRU系统内外部扰动来源及特征的基础上,对比分析了经典DOB、噪声观测器(Noise Observer,NOB)和降噪扰动观测器(Noise Reduction Disturbance Observer,NRDOB)三种结构对IRU系统中多源异质扰动的抑制效果,推导了经典DOB、NOB和NRDOB对输入指令信号和系统多源异质扰动的传递特性,得出了扰动估计器的设计需求,设计了仿真和实验平台,对比分析了三种结构的正弦跟踪能力和对多源异质扰动的抑制能力。结果表明:DOB和NRDOB两种结构的扰动抑制能力和跟踪精度均优于NOB结构,20 Hz,0.2 mrad基座扰动作用下,两种结构对15 Hz,0.1 mrad正弦输入信号的跟踪误差为19.2μrad,相较NOB结构降低了39.43%。

关键词：光电跟瞄系统惯性参考单元扰动观测器扰动抑制

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基于D-LDV的MHD微角振动传感器在位校准方法

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中国惯性技术学报 2024年第11期32卷 1151-1158页

作者：李醒飞闫慧敏刘帆天津大学精密测试技术及仪器国家重点实验室天津300072 深海技术科学太湖实验室无锡214000

针对MHD微角振动传感器宽频带、大量程和非接触的在位校准需求,提出基于双激光多普勒测振仪(D-LDV)的MHD微角振动传感器在位校准方法,阐述了校准系统的工作原理及流程,分析了校准系统的误差来源;开展了在位校准模拟实验,并获取了传感器... 详细信息

针对MHD微角振动传感器宽频带、大量程和非接触的在位校准需求,提出基于双激光多普勒测振仪(D-LDV)的MHD微角振动传感器在位校准方法,阐述了校准系统的工作原理及流程,分析了校准系统的误差来源;开展了在位校准模拟实验,并获取了传感器在25 Hz~1500 Hz内的主要性能指标。实验结果表明,所提方法能够准确校准传感器的复灵敏度参数,非线性误差为0.091%,最大重复性误差为0.54%和0.33°,测试频段内灵敏度幅值和相移测量的扩展不确定度分别为1.42%和0.672°(k=2),满足MHD微角振动传感器的宽频带、大量程的在位校准需求。

关键词：角速度传感器激光多普勒测振仪在位校准非接触式微角振动

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调频连续波激光雷达光源非线性校正技术(特邀)

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激光与光电子学进展 2024年第3期61卷 285-294页

作者：谈宜东林晨啸清华大学精密仪器系精密测试技术及仪器国家重点实验室北京100084

调频连续波(FMCW)激光雷达具有非接触式测量、抗环境光干扰、高分辨率、能够同时获取速度和距离信息等优势,近年来被广泛应用于航空航天、精密制造、无人驾驶等领域。FMCW激光雷达的测距能力很大程度依赖于其光源的扫频线性度。在实际... 详细信息

调频连续波(FMCW)激光雷达具有非接触式测量、抗环境光干扰、高分辨率、能够同时获取速度和距离信息等优势,近年来被广泛应用于航空航天、精密制造、无人驾驶等领域。FMCW激光雷达的测距能力很大程度依赖于其光源的扫频线性度。在实际应用中,扫频光源会受到诸如应力拉伸不均匀、腔内温度变化、电路噪声等因素的影响,导致扫频非线性的产生,使得测距分辨率和精度下降。针对这一问题,本文从原理出发,分析了FMCW激光雷达中光源扫频非线性的影响,系统介绍了不同类型扫频非线性校正技术的原理和国内外研究进展,并对这些方法的适用场景、特性和优缺点进行总结,为后续相关研究提供启发。

关键词：调频连续波激光雷达绝对测距扫频光源非线性校正

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玻璃光学元件精密模压成形技术

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光学学报 2023年第8期43卷 186-213页

作者：刘光宇房丰洲天津大学精密测试技术及仪器国家重点实验室微纳制造实验室天津300072

介绍了玻璃光学元件精密模压成形技术的原理、玻璃材料、模具制造、模具表面镀膜、结合有限元仿真的模压工艺优化和模压成形设备等核心技术的研究进展,并讨论了当前存在的问题。通过探讨玻璃模压成形技术在自由曲面、微结构、衍射结构... 详细信息

介绍了玻璃光学元件精密模压成形技术的原理、玻璃材料、模具制造、模具表面镀膜、结合有限元仿真的模压工艺优化和模压成形设备等核心技术的研究进展,并讨论了当前存在的问题。通过探讨玻璃模压成形技术在自由曲面、微结构、衍射结构表面和晶圆阵列等光学元件中的应用现状,对玻璃元件精密模压成形技术的发展趋势和挑战进行了展望。

关键词：光学设计光学玻璃非球面透镜自由曲面透镜超精密加工玻璃精密模压微结构制造

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基于NOB的线性自抗扰控制在惯性参考单元中的应用

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控制与决策 2024年第2期39卷 483-489页

作者：李醒飞王凡拓卫晓周政天津大学精密测试技术及仪器国家重点实验室天津300072 深海技术科学太湖实验室江苏无锡214000

高增益的线性自抗扰控制(linear active disturbance rejection control,LADRC),应用于系统输出被噪声污染的场合时,性能会受到较大的影响和限制.针对经典滤波算法噪声抑制效果差,带宽损失严重的问题,提出利用噪声观测器(noise observer... 详细信息

高增益的线性自抗扰控制(linear active disturbance rejection control,LADRC),应用于系统输出被噪声污染的场合时,性能会受到较大的影响和限制.针对经典滤波算法噪声抑制效果差,带宽损失严重的问题,提出利用噪声观测器(noise observer,NOB)降低LADRC噪声敏感,从而提高系统带宽的控制策略.首先,分析LADRC的频域特性和离散化效果,明确传感噪声对系统带宽的影响;然后,介绍基于NOB的LADRC实现,并进行系统内稳定性的分析;最后,针对惯性参考单元的位置环,将所提出方案与低通滤波器、预报式跟踪微分器进行对比分析.仿真结果表明,NOB能够在抑制噪声的同时,减小相位损失;硬件实验表明,引入NOB滤波的LADRC,驱动信号的RMSE降低至LADRC的20.47%,系统阶跃响应的上升时间减少56.67%,表明NOB对于降低LADRC的噪声敏感,提高系统带宽具有显著效果,具备相当的工程实践意义.

关键词：线性自抗扰控制扩张状态观测器离散化带宽扩展噪声观测器惯性参考单元

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