检索结果-南通市图书馆

作者：张彬西安工业大学

学位级别：硕士

本文结合球面光学元件的检测要求,采用LED光源照明、显微散射光成像系统以及对球面光学元件的环形扫描,得到了暗背景上的亮相疵病,实现了对整个光学元件表面的疵病检测。通过标定确定了疵病像素数和真实尺寸之间的函数关系,对疵病大小... 详细信息

本文结合球面光学元件的检测要求,采用LED光源照明、显微散射光成像系统以及对球面光学元件的环形扫描,得到了暗背景上的亮相疵病,实现了对整个光学元件表面的疵病检测。通过标定确定了疵病像素数和真实尺寸之间的函数关系,对疵病大小进行正确的量化。本系统的分辨率已经达到微米量级,可对微米宽的疵病成清晰的像。首先,从疵病特性着手,讨论了多种表面散射的情况,根据课题检测疵病的要求,分析了光学显微散射成像中各种散射的特性和主要表现,选择了适用于光学显微成像的疵病散射理论。其次,建立了疵病检测系统的模型,根据检测要求对显微镜头、CCD相机、光源和扫描运动器件的参数进行了计算和选取,着重分析了光源的照射方式和照射角度对划痕疵病检测的影响;设计了环形扫描的扫描方案,对球面光学元件表面进行扫描;搭建了实验平台,对疵病的图像进行显微成像。针对环形扫描方式,提出了基于图像特征分类的拼接算法,能够对贯穿多个子孔径的划痕进行有效的拼接。随后通过MATLAB软件对拼接后的图像进行预处理,编写了疵病图像处理GUI界面,将图像的预处理过程通过.GUI界面上的面板和菜单直接进行操作,提高了图像预处理的自动化程度。最后,对预处理后的图像进行区域的分割和标记,选取了20个疵病样本,用像素数对其面积、周长、圆度、伸长度等几何数据进行表示。然后利用偏光显微镜对疵病进行标定,通过参考多组数据得出像素数和真实尺寸之间的函数关系,经实际疵病检测检验,利用该标准比对函数能对疵病实现正确量化。本课题是应用显微散射成像技术对球面光学元件表面疵病进行环形扫描检测,在扫描方案和拼接算法上做出了新的探索与尝试,为球面光学元件表面疵病的自动检测打下了基础。

关键词：疵病检测散射扫描图像拼接标定

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激光粒度仪的优化设计

激光粒度仪的优化设计

作者：严博西安工业大学

学位级别：硕士

微粒粒径是材料学科中一项重要的参数指标,其直观的反应了工业产品的质量。因此,对微粒粒度进行分析是优化产品质量的一个有效的、可靠的途径。目前有很多粒度测量方法,其中激光散射法以其具有测量范围宽、适用材料广泛、精度高等优点... 详细信息

微粒粒径是材料学科中一项重要的参数指标,其直观的反应了工业产品的质量。因此,对微粒粒度进行分析是优化产品质量的一个有效的、可靠的途径。目前有很多粒度测量方法,其中激光散射法以其具有测量范围宽、适用材料广泛、精度高等优点得到广泛应用。激光粒度仪目前提高探测精度和范围的方法主要通过扩大光电探测器面积实现的。利用小面积新型探测器作为光靶器件,提高测量精度、范围成为优化激光粒度测量方案的目标。针对这种情况,本文提出了基于图像传感器的激光粒度测量优化方案,并完成了相关理论推导、仿真模拟、程序设计、电路设计和实验验证工作。首先,介绍颗粒粒度分布的概念,研究基于光散射理论的激光粒度测试系统工作原理。通过分析单个颗粒和颗粒群的米氏散射光强分布,结合粒度测量系统工作原理建立微粒的光散射数学模型,并使用Matlab进行仿真模拟。其次,通过分析图像传感器的特性入手,结合激光粒度测试系统对光电探测器的要求,讨论当使用图像传感器作为光靶器件时对测试系统的影响,提出基于图像传感器的激光粒度测试系统优化方案。对激光粒度测试系统中光学系统中主要器件参数进行讨论,研究当使用图像传感器作为光靶器件时对光学系统的影响。使用C#语言编写激光粒度测试系统辅助设计软件,并完成调试。第三,优化激光粒度控制系统。根据以嵌入式控制系统为核心,以PC机为操作平台的设计方案,完成芯片选型、硬件电路设计、PCB板绘制。完成基于嵌入式操作系统AvrX的下位机软件设计,并在Visual Studio 2005开发平台下使用C#设计编写上位机控制软件。最后,本文完成了米氏散射模型仿真结果的分析,通过对激光粒度仪控制系统硬件电路、下位机软件和上位机软件的调试验证,完成了对粒度测试时测量过程的控制。本课题提出的粒度测量方案实现了图像传感器在激光粒度测试中的应用,为进一步研究基于图像传感器的粒度测试技术提供了参考。设计的控制系统实现了激光粒度仪的计算机控制技术,提高了仪器的自动化程度。为下一步仪器的智能化、网络化和小型化打下基础。

关键词：激光粒度仪米氏散射理论优化设计嵌入式系统

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圆形光学元件轮廓自动检测技术研究

圆形光学元件轮廓自动检测技术研究

作者：许楠楠西安工业大学

学位级别：硕士

在众多的光学元件中,圆形光学元件应用最为广泛,如透镜。而光学元件的轮廓尺寸是其发挥作用的基础,因此本文针对圆形光学元件的轮廓检测技术做深入研究。首先通过对比现代光学元件加工技术与检测技术发现,圆形光学元件的圆柱轮廓的测量... 详细信息

在众多的光学元件中,圆形光学元件应用最为广泛,如透镜。而光学元件的轮廓尺寸是其发挥作用的基础,因此本文针对圆形光学元件的轮廓检测技术做深入研究。首先通过对比现代光学元件加工技术与检测技术发现,圆形光学元件的圆柱轮廓的测量,还处于手动接触式测量阶段,已满足不了现代工业生产的需要,提出了寻找高效、准确检测方法的必要性。其次,本文针对圆柱轮廓上的直径与圆柱度两个参数,通过分析机械领域内对这两者现有的测量方法,设计了以机器视觉技术测量圆形光学元件圆柱轮廓的方案。从光源的种类、照射方式;相机和镜头的主要参数出发,结合实际测量需求,设计系统硬件部分结构,搭建实验平台,获取待测件圆柱轮廓图像。根据所得图像,结合阈值分割法和二值图像投影法,提出了基于行扫描的目标信息提取方法,能够有效地截取出有用信息,实现了系统对目标物的自动化提取。随后分析比较了各种边缘检测算法对本文图像的检测效果,为后续处理打下基础。最后,分别计算了待测圆形光学元件的外径和圆柱度。对于外径本文根据边缘点的位置信息由最小二乘法计算;选用国标规定的最小区域法进行计算,采用MATLAB对目标函数进行优化,计算圆柱度误差,并针对消除转台跳动误差提出了解决方法。本文利用机器视觉技术,对圆形光学元件圆柱轮廓的外径和圆柱度两个参数的测量进行研究,完成了从理论到实验的整个过程,表明了机器视觉测量光学元件轮廓的可行性,为工业中检测光学元件提供了方向。

关键词：光学元件机器视觉图像处理外径圆柱度

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球面光学元件疵病检测软件设计

球面光学元件疵病检测软件设计

作者：张阳西安工业大学

学位级别：硕士

光学元件是光学系统中的最基本单元,其质量的优劣直接影响着光学系统的性能。作为衡量其质量的重要因素之一的表面疵病因此备受关注。光学元件的表面疵病对光学系统危害极大,特别是在高能激光系统中甚至会导致系统瘫痪。目前对疵病检测... 详细信息

光学元件是光学系统中的最基本单元,其质量的优劣直接影响着光学系统的性能。作为衡量其质量的重要因素之一的表面疵病因此备受关注。光学元件的表面疵病对光学系统危害极大,特别是在高能激光系统中甚至会导致系统瘫痪。目前对疵病检测的研究主要集中在平面元件领域,而球面检测因为技术难度高,研究成果相对较少。本文介绍了几种常用的疵病检测原理,以及软件开发环境和开发过程中用到的关键技术。基于显微暗场散射成像原理下的球面光学元件表面疵病检测系统,采用多种开发平台联合开发了一款软件系统,实现了从图像采集、图像拼接、到疵病类型判别与信息提取的检测过程。本文用VC++和MFC开发了疵病检测系统上位机软件,实现了计算机与系统各硬件之间的通信。以单片机作为下位机,并用Keil C51编写了下位机软件,用来控制旋转台与摆动台,以环形扫描的方式实现子图像的采集。鉴于MATLAB强大的图像处理功能,本软件图像处理部分的程序采用MATLAB编写,再将其转换为DLL动态链接库文件,由C++程序调用,实现了子图像分类、拼接以及疵病信息提取等图像处理功能,并对常用的边缘检测算法和图像滤波算法采用实验比较的方法选出了更适合于处理疵病图像的算法,提高了图像边缘连续性及滤波去噪的效果。最后,用电子显微镜完成了对疵病的像素标定,获得了疵病的像素个数和实际尺寸之间的关系。搭建实验平台完成了实验验证,实验结果表明,本检测系统与其软件能有效识别表面疵病并提取疵病信息,并且测量精度足以满足实际应用需求。

关键词：球面疵病检测 MFC 图像拼接疵病信息提取

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小阵列激光雷达信号处理技术研究

小阵列激光雷达信号处理技术研究

作者：贾国辉西安工业大学

学位级别：硕士

激光雷达是科技发展的产物,阵列激光雷达因更高的分辨率和更快的扫描速度被广泛用于无人驾驶、3D扫描建模、气象环境检测和智能家居物联网等领域。随着激光技术和电子技术的进步,对阵列激光雷达提出了更高的要求,阵列激光雷达要实时处... 详细信息

激光雷达是科技发展的产物,阵列激光雷达因更高的分辨率和更快的扫描速度被广泛用于无人驾驶、3D扫描建模、气象环境检测和智能家居物联网等领域。随着激光技术和电子技术的进步,对阵列激光雷达提出了更高的要求,阵列激光雷达要实时处理信号和数据,要求系统的计算能力和通信功能强大,还要有可靠的稳定性和精度。阵列雷达逐步向着集成化,低功耗、高安全的目标发展。本文选择工作在盖革模式下的APD阵列作为激光雷达的光电探测器,对阵列激光雷达信号处理技术展开研究,设计了阵列激光雷达的硬件电路和软件系统,并对系统进行了测试,本文的研究内容主要分为以下几个方面:(1)对阵列激光雷达的理论展开研究。通过对阵列激光雷达国内外研究现状进行总结和相关基础理论进行研究,选择了脉冲式激光雷达测距法,分析了阵列激光雷达探测器的类型及相关特征,提出了不同目标下的激光雷达距离方程,对阵列激光雷达的系统构成做了阐述,计算了激光雷达的相关特性参数。(2)对阵列激光雷达信号前端读出电路研究。针对课题需求对电路的总体结构进行设计,在选定的测量范围,进行电路带宽计算,对前端电路的设计主要分为三个部分,首先对跨阻放大电路的稳定性和噪声进行了分析研究,后续设计了二级电压放大电路和时刻鉴别电路,根据APD阵列探测器的工作需求设计了偏置稳压电源,用TI-TINA软件进行了仿真,仿真结果表明在70-88MHz带宽范围内实现72d B的放大增益,对输入幅值为3.3×10A的微弱信号实现了鉴别,所设计偏置电源满足设计要求。用嘉立创EDA电路设计软件对所设计电路进行PCB设计并绘制了电路板。(3)对阵列激光雷达中时间测量系统展开研究。以TDC时间测量技术为核心,研究了TDC测量的基本实现形式、测量方法,对TDC的性能做了分析,选择了合适型号的TDC芯片。对时间测量系统的硬件组成和软件系统做了研究设计,软件系统设计主要分为四个部分分别为:上位机Lab VIEW程序设计、STM32串口通信程序设计、STM32与TDC通信程序设计和时间测量程序设计四个部分。(4)搭建实验平台对所设计的阵列激光雷达系统进行分析验证,对所设计硬件电路进行实际测量并与电路仿真结果对比,基本实现了电路要求。使用上位机Lab View设计用户登录系统,通过与STM32下位机串口通信实现了对激光雷达信号的采集传输和显示。

关键词：阵列激光雷达盖革APD探测器信号处理时间测量系统

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投影法光学元件面形检测技术研究

投影法光学元件面形检测技术研究

作者：穆绵西安工业大学

学位级别：硕士

在光学仪器制造领域中,准确地检测和评定光学元件面形对提高光学元件加工表面的质量,研究光学元件表面的几何特性,探究光学元件的使用性能等都有着至关重要的意义。本论文探讨一种基于结构光的投影检测方法。依据透镜面形检测的理论知识... 详细信息

在光学仪器制造领域中,准确地检测和评定光学元件面形对提高光学元件加工表面的质量,研究光学元件表面的几何特性,探究光学元件的使用性能等都有着至关重要的意义。本论文探讨一种基于结构光的投影检测方法。依据透镜面形检测的理论知识,搭建实验平台并利用MATLAB和VC++软件进行重建模拟。主要完成了以下工作：一、阐述了现阶段国内外用于检测光学元件面形的常用方法,分析比较了他们各自具有的优缺点,明确了投影法检测光学元件面形这一技术的科学研究意义和工程使用价值。二、依据光学三角法和双目视觉测量法的基本检测原理,建立了线结构光双目三维视觉检测系统的数学模型,设计了由激光器、CMOS相机等元件构成的线结构光实物扫描的硬件系统,并结合现有技术条件搭建完成了投影法检测光学元件面形的实验平台。三、分析了相机的成像原理模型及各个坐标系之间的变换关系,完成了理想相机的标定工作,同时也探究了影响系统检测精度的因素,为图像数据处理提供依据。四、为了得到质量较好的图像对,为立体匹配提供较好的数据,对相机采集到的原始图像对进行了滤波,直方图均衡化等图像预处理。五、探究了不同视角下两幅存在视差、几何畸变、灰度畸变和噪声干扰的图片之间的立体匹配过程,还原了图像的深度信息。六、利用MATLAB软件拟合完成了三线激光器的模拟照射,利用三角剖分的方法对空间离散点进行了三维重建。分析了投影法检测面形的检测结果,并与ZYGO干涉仪的检测结果进行了比对,验证了实验方案的可行性。七、对本次论文进行了全面的总结和对本课题进行了一些展望,指出了投影法检测光学元件面形这一方法还需改进和完善的部分以及需要进行深入探究的方向。通过对投影法检测技术各个部分的研究,完成了对透镜面形的检测,实验结果表明该方法的检测结果能够满足论文所设计的检测要求,具有可行性。

关键词：面形检测标定图像处理立体匹配曲线拟合三维重建

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机载光电系统拓扑优化技术研究

机载光电系统拓扑优化技术研究

作者：万菁昱西安工业大学

学位级别：硕士

近年来为了满足机载光电系统高质量、高性能、高精度、体积小、重量轻的产品需求,如何能在较短的研制时间内推出重量轻、稳定性好的机载光电产品,已成为各机载光电系统研制的核心技术问题。本文以通用机载光电系统与飞机连接的U型支架... 详细信息

近年来为了满足机载光电系统高质量、高性能、高精度、体积小、重量轻的产品需求,如何能在较短的研制时间内推出重量轻、稳定性好的机载光电产品,已成为各机载光电系统研制的核心技术问题。本文以通用机载光电系统与飞机连接的U型支架为主要研究对象,运用拓扑优化工具,开展机载光电系统零件轻量化设计研究。论文中探讨了国内外结构拓扑优化技术的发展现状及拓扑技术的主要应用领域,明确了目前机载光电系统结构减重设计应用技术的发展趋势,提出了运机载光电系统拓扑优化技术的研究目的、意义、内容及理论依据。运用拓扑优化等有限元分析手段进行了减重设计及强度的分析,完成了对机载光电系统与载机的连接件U型支架构型设计,实现了零件设计轻量化的目的。本文首先对U型支架进行了静态分析,根据实际经验,确定了载荷情况等边界条件,设定了U型支架的拓扑空间。将优化目标函数定为U型支架轻量化,约束条件定为固有频率、应力及位移,运用HyperWorks软件中Optistruct模块对U型支架的最大三维空间包络进行轻量化拓扑,经过迭代计算得到最终的拓扑结果,U型支架几何模型经过规整后,得到理想U型支架的最终构型。新的U型支架经有限元分析,结果在工程许可范围内,重量减轻了14.9%,一阶模态达到了预期设计要求,对进行机载光电系统零件概念设计的设计人员来说具有一定参考价值。本文运用了先进的概念性设计方法——拓扑优化,得到了多工况指标下的U型支架最优材料布局,将最优的结构布局进行尺寸规整,最终取得了U型支架在设计包络内的设计最优解。在此基础上,总结出机载光电系统结构件利用拓扑优化合理减重的方法和流程,为机载光电系统的结构设计工作提供理论指导。

关键词：光电系统轻量化拓扑优化结构优化 Optistruct

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激光散斑测试微位移控制系统研究

激光散斑测试微位移控制系统研究

作者：朱鹏勃西安工业大学

学位级别：硕士

随着科学技术的不断发展,激光散斑测试技术的应用越来越广泛。激光散斑测试技术自从应用于无损检测以来,发展迅速,目前已经进入激光错位剪切技术时代。激光错位剪切技术也称为剪切干涉技术,在剪切干涉技术中,能产生不同相位的微位移系... 详细信息

随着科学技术的不断发展,激光散斑测试技术的应用越来越广泛。激光散斑测试技术自从应用于无损检测以来,发展迅速,目前已经进入激光错位剪切技术时代。激光错位剪切技术也称为剪切干涉技术,在剪切干涉技术中,能产生不同相位的微位移系统是剪切光路中重要的组成部分[1],而在微位移系统中,压电陶瓷凭借分辨率高、位移小等优点,已经成为产生微位移的理想元件。因此,本论文以剪切干涉光路中的相移技术所需的压电陶瓷微位移控制系统作为重点研究工作,设计一款能够一边驱动压电陶瓷进行相位位移一边进行相机采图工作的微位移系统。论文主要内容如下:首先,介绍了压电陶瓷驱动电源的不同种类和研究现状,对压电陶瓷驱动电源进行了分类和优缺点的分析,在不同的驱动电源方案中选择出适合本次设计的基础理论支撑方案。针对于设计需求,对所需要达到的技术指标进行了要求。其次,基于技术指标,对总体方案进行了规划构思,通过压电陶瓷的特性确定微位移控制系统中压电陶瓷的驱动方式。同时,对系统的软件、硬件控制方案进行了设计和规划,介绍了激光散斑测试系统的原理和本论文所需两个光学系统的原理,并且对图像分析所使用到的参数进行了计算。对于驱动电源的硬件电路,选择STM32单片机作为主控制芯片,通过触摸屏幕下发指令,实现下位机一体形式进行控制。对于软件方案,使用C语言对单片机程序进行编写,以满足各个部分的功能实现。最后,需要对电压放大电路进行测试实验,符合要求后,进行压电陶瓷在施加驱动电压后的位移特性实验,找出相机拍摄散斑图的时间,并对硬件电路中的电压输出电路和采集电路的线性关系进行测试。再通过搭建迈克尔逊干涉系统对压电陶瓷在不同电压下输出的位移进行测量,通过图像处理软件拟合出曲线方程,并且计算压电陶瓷输出不同相位位移所需要的驱动电压。最终搭建剪切干涉光路对上述得到的实验结果进行应用和分析。

关键词：激光散斑测试系统剪切干涉测量压电陶瓷驱动电源

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基于CCD技术的激光粒度仪研究

基于CCD技术的激光粒度仪研究

作者：李彩荣西安工业大学

学位级别：硕士

颗粒测试在工业生产和科学研究中涉及的领域非常广泛,常用的颗粒粒度及其分布的测试方法是激光粒度测试法。目前市场上通常使用硅光电池或光电二极管作为激光粒度仪的探测器,输出模拟信号,信号不稳定,而CCD探测器分辨率高,输出稳定的数... 详细信息

颗粒测试在工业生产和科学研究中涉及的领域非常广泛,常用的颗粒粒度及其分布的测试方法是激光粒度测试法。目前市场上通常使用硅光电池或光电二极管作为激光粒度仪的探测器,输出模拟信号,信号不稳定,而CCD探测器分辨率高,输出稳定的数字信号,其作为激光粒度仪探测器的应用已经很普遍了。本论文通过对CCD探测技术的研究,提出了应用图像处理的方法设计光电探测器,实现了基于米氏(Mie)散射原理的激光粒度测试系统。主要完成的工作如下：首先,深入研究了Mie散射理论以及激光粒度仪的工作原理,分析了单个颗粒及颗粒群的散射光能量分布函数,推导了光能系数矩阵的计算过程。其次,完成了基于CCD探测的激光粒度仪系统研究,主要包括光路系统和图像采集处理系统研究。设计与实现了粒度仪的光电探测器,其选用CCD采集光散射能量图,再对图像进行处理,完成了激光粒度测试的实验系统。第三,研究了粒度反演算法,即非独立模式和独立模式反演算法,并且总结了这两种反演算法各自的特点。非独立模式算法需要事先确定粒度分布模型,当实际颗粒分布与理想值不相符合的情况下,就会导致相当大的误差,因而使其应用受到了限制;而独立模式算法不需要预先确定粒度分布的模型,理论上可以计算任何颗粒的粒度分布,但抗噪声能力差,容易引起测量误差。本文提出了一种改进的独立模式粒度反演算法,并对算法的性能进行了理论分析和实验论证。最后,在完成实验系统搭建的基础上,实现了对(1-100)μm标准样品的实验测试,并对实验结果进行分析。通过本课题的研究,完成了基于CCD技术的激光粒度测试系统理论和实验研究。实验研究表明,采用CCD作为激光粒度仪的探测器及利用图像处理技术对散射图进行处理是可行的,满足了现代粉体工业粒度测量的要求。

关键词：激光粒度仪粒度测试米氏散射理论 CCD探测器反演算法

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球面光学表面疵病检测算法研究

球面光学表面疵病检测算法研究

作者：卢伟家西安工业大学

学位级别：硕士

在球面光学表面疵病检测方法中,显微暗场疵病散射检测方法是当前的一个研究热点,其中图像处理算法是这种疵病检测方法的重要环节,也是决定检测速度和精度的关键。本文按照球面光学元件表面疵病的检测要求,以显微暗场疵病散射检测方法为... 详细信息

在球面光学表面疵病检测方法中,显微暗场疵病散射检测方法是当前的一个研究热点,其中图像处理算法是这种疵病检测方法的重要环节,也是决定检测速度和精度的关键。本文按照球面光学元件表面疵病的检测要求,以显微暗场疵病散射检测方法为研究基础,对疵病检测过程中所用到的图像处理算法进行研究,主要内容如下:一、根据球面光学表面疵病的检测原理和检测方法,完成了球面光学表面疵病检测算法的总体方案设计。根据子图像中疵病位置的特性,使用子图像分类算法,实现了子图像的分类。二、研究了疵病图像配准算法,对基于图像灰度的配准算法进行了改进,将图像的边缘特征作为模板的搜索路径,以相关性最大的像素点作为配准位置。同时将一种单尺度的Harris-SIFT算法用于旋转后图像的配准,该算法是把Harris特征点检测算法与SIFT描述算子相结合,剔除了传统DoG-SIFT算法的多尺度性。详细介绍了图像合成所用到的算法,并对图像插值算法进行比对和仿真实验,确定了适用于疵病图像的插值算法。三、对疵病信息提取进行研究,通过虑噪仿真实验比对,证明了中值滤波可有效去除疵病图像中的噪点,同时本文结合Canny边缘检测算法和Otsu阈值法实现了图像二值化,该方法有效避免了疵病的断裂现象。随后利用最小外接矩形算法,完成了图像中疵病类型的分类以及疵病评价信息的提取。四、根据待测球面光学元件的几何特征,完成了对CCD相机、镜头、照明光源和摆动移动平台等主要器件的选择,同时使用电子显微镜完成了像素的标定。利用选定的器件搭建光学实验平台,并对球面光学元件表面的疵病进行检测,运用本文提出的算法完成了疵病信息的提取和统计。

关键词：疵病检测图像拼接图像配准特征检测二值化疵病信息提取