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基于视觉图像的石英摆片参数精密测量方法

光电子．激光 2008年第4期19卷 521-524页

作者：佟庆彬丁振良王艳袁峰哈尔滨工业大学电气学院黑龙江哈尔滨150001 哈尔滨工业大学机电学院黑龙江哈尔滨150001

为了解决检测石英摆片易划伤和提高检测的速度、精度,提出了利用视觉图像进行石英摆片平面几何参数测量的非接触测量方法。该方法通过视觉系统对石英摆片图像进行摄取,由Sobel算子对图像进行单像素精度的边缘初始位置定位,进而利用改进... 详细信息

为了解决检测石英摆片易划伤和提高检测的速度、精度,提出了利用视觉图像进行石英摆片平面几何参数测量的非接触测量方法。该方法通过视觉系统对石英摆片图像进行摄取,由Sobel算子对图像进行单像素精度的边缘初始位置定位,进而利用改进的Zernike矩亚像素定位算法实现对目标边缘的精确定位,最后通过最小二乘法拟合边缘点得出石英摆片的平面几何参数。实验结果表明:该方法稳定性好,测量精度高,定位精度优于0.1pixel,可实现石英摆片平面几何参数的精密测量。

关键词：几何参数测量石英摆片亚像素边缘定位 Zernike矩算子

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基于变结构元与参数映射的石英摆片参数测量

哈尔滨工程大学学报 2009年第4期30卷 395-400页

作者：佟庆彬王立新丁振良袁峰曲洪波哈尔滨工业大学电气工程及自动化学院黑龙江哈尔滨150001 安阳工学院机械工程系河南安阳455000

为了满足诸如民用领域和国防技术领域中对挠性器件石英摆片参数高精度测量的要求,提出一种利用视觉图像对石英摆片参数进行高精度测量的非接触方法.该方法通过视觉测量系统对石英摆片图像进行摄取,利用变结构元广义形态学边缘检测算法... 详细信息

为了满足诸如民用领域和国防技术领域中对挠性器件石英摆片参数高精度测量的要求,提出一种利用视觉图像对石英摆片参数进行高精度测量的非接触方法.该方法通过视觉测量系统对石英摆片图像进行摄取,利用变结构元广义形态学边缘检测算法进行初始边缘定位,充分提取图像边缘细节信息的同时抑制图像噪声的影响.在亚像素图像处理中,提出了对圆形曲线进行亚像素边缘定位的边缘检测算法,建立了曲线边缘点与边缘参数之间的映射关系.利用检测出的曲线边缘点数据,通过定义一个新的误差函数并最小化,可以计算出石英摆片参数.实验结果表明,该方法稳定性好且实时性强,定位不确定度优于0.03像素,可实现石英摆片参数的精密测量.

关键词：石英摆片 Zernike矩参数映射变结构元亚像素边缘定位

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石英摆片加工过程中若干问题的研究

哈尔滨工业大学学报 1993年第6期25卷 86-89页

作者：施平袁峰梁志兴杨乐民杨秀华哈尔滨工业大学机械工程系

介绍了石英摆片加工制造过程中若干工艺问题的研究结果。讨论了采用传统加工方法和特种加工方法可能产生的表面缺陷和残余应力.通过对石英摆片材料性质,结构特点和加工机理的分析和研究,提出了保证摆片尺寸和形状精度、表面完整性、强... 详细信息

介绍了石英摆片加工制造过程中若干工艺问题的研究结果。讨论了采用传统加工方法和特种加工方法可能产生的表面缺陷和残余应力.通过对石英摆片材料性质,结构特点和加工机理的分析和研究,提出了保证摆片尺寸和形状精度、表面完整性、强度、使用寿命和可靠性的措施.

关键词：石英摆片特种加工加速度计工艺

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石英摆片视觉测量系统亚像素精度标定方法

仪表技术与传感器 2008年第12期 93-95页

作者：佟庆彬丁振良袁峰哈尔滨工业大学电气工程及自动化学院黑龙江哈尔滨150001

在以图像测量技术为核心的石英摆片平面几何参数检测系统中,视觉测量系统标定精度是保证石英摆片平面几何参数高精度测量的前提。为此,引入Sobel算子和Zernike矩图像处理技术实现测量系统高精度标定。该方法利用预先设计的标准图片,对... 详细信息

在以图像测量技术为核心的石英摆片平面几何参数检测系统中,视觉测量系统标定精度是保证石英摆片平面几何参数高精度测量的前提。为此,引入Sobel算子和Zernike矩图像处理技术实现测量系统高精度标定。该方法利用预先设计的标准图片,对视觉测量系统进行标定。由Sobel算子对标准图片中的控制点进行单像素精度的初始位置定位,在此基础上,利用Zernike矩亚像素定位算法实现对控制点的精确定位。实验结果表明:该方法可以对行列方向同时进行标定,标定精度可达1/30像素以上。

关键词：石英摆片视觉测量 Zernike矩亚像素精度系统标定

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石英摆片高精度低缺陷加工关键技术研究

石英摆片高精度低缺陷加工关键技术研究

作者：赵峰轩国防科技大学

学位级别：硕士

石英摆式加速度计是目前飞行导航、重力测量、振动检测等领域上的关键装置之一。其核心部件是石英摆片。传统工艺流程加工形成的石英摆片已经有大量的应用。但是在高精度领域,石英摆片仍然存在面形精度不足,表面损伤和亚表面缺陷难以去... 详细信息

石英摆式加速度计是目前飞行导航、重力测量、振动检测等领域上的关键装置之一。其核心部件是石英摆片。传统工艺流程加工形成的石英摆片已经有大量的应用。但是在高精度领域,石英摆片仍然存在面形精度不足,表面损伤和亚表面缺陷难以去除以及小面积面形精度难以提高的加工难题。本文围绕石英摆片的高精度低缺陷加工,对小束径离子束抛光工艺进行了研究,实现了石英摆片凸台平面度误差的降低。并对石英基片的表面损伤进行了分析,采用磁流变抛光工艺进行了损伤去除加工。论文的主要研究内容包括:1、结合石英摆片的工作原理和理论模型,研究了石英摆片加工质量对加速度计性能的影响。并根据石英摆片的材料特性,形状尺寸和现有加工方法分析了其在加工制造中的难点。2、为解决石英摆片加工中的难点问题,针对石英摆片的小尺寸特性提出了小束径离子束抛光工艺。分析了小束径离子束的加工能力和获取方法,设计了石英摆片及其基片适用于离子束加工的专用夹具。并结合定位补偿分析,去除函数分析,进行了石英摆片三凸台的加工实验,降低了石英摆片凸台的平面度误差,验证了小束径离子束抛光的加工能力。3、对石英基片的表面损伤特征进行了分析,提出了具有低加工缺陷特性的磁流变抛光方法,并进行了加工实验,实现了表面缺陷的去除和表面粗糙度的提升,验证了磁流变抛光工艺对石英基片的去损伤能力。4、针对石英摆片的加工难点和应用需求,结合小束径离子束抛光和磁流变抛光,提出了石英摆片的新组合加工工艺流程。为实现高精度石英摆式加速度计的制造提供良好基础。

关键词：石英摆片小束径离子束高精度修形表面缺陷

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石英摆片设计与化学腐蚀加工技术

石英摆片设计与化学腐蚀加工技术

作者：王家鹏杭州电子科技大学

学位级别：硕士

石英挠性加速度计作为一种高精度机械式线性加速度计，是目前惯性导航系统中重要的传感器。石英摆片是它的心脏，起敏感加速度作用。石英属于硬脆材料，它与金属材料不同，具有低塑性、易碎性和微裂纹等缺点，且石英摆片形状复杂、几何... 详细信息

石英挠性加速度计作为一种高精度机械式线性加速度计，是目前惯性导航系统中重要的传感器。石英摆片是它的心脏，起敏感加速度作用。石英属于硬脆材料，它与金属材料不同，具有低塑性、易碎性和微裂纹等缺点，且石英摆片形状复杂、几何尺寸精度和表面质量要求很高，使得石英摆片采用传统的金属加工方法很难进行加工，存在着加工效率低、工件易破碎、能耗大、加工质量差、许多设计要求无法实现等问题。本文针对这些问题，对石英摆片进行了设计，并研究了其化学腐蚀方法与下垂量检测技术。本文的主要研究内容如下：第一章，综述了国内外石英摆片加工技术的发展状况和石英摆片检测技术国内外现状，比较了目前石英摆片各种加工方法和各种检测技术的优缺点，提出了本文的主要研究内容和课题的研究意义。第二章，介绍了石英挠性加速度计的结构与工作原理，建立了石英挠性加速度计的动力学方程、传递函数和静态数学模型，了解了石英摆片的各项参数对其性能的影响。介绍了石英材料的特性，设计了石英摆片的结构，对石英摆片的载荷进行了计算。第三章，提出静力分析和模态分析的理论模型，用ANSYS软件建立了石英摆片的有限元模型，针对不同厚度挠性梁的石英摆片进行了静力分析，得到了不同厚度的挠性梁在相同载荷下的应变和应力;对石英摆片进行了模态分析，得到前五阶模态的频率和振型，通过改善石英摆片尺寸，防止石英摆片与环境共振，保证石英挠性加速度计的测量精度。第四章，从氢氟酸溶液特征、石英材料的表面特征、反应机理及反应分子模型三个方面介绍了石英摆片化学腐蚀原理，分析了石英摆片化学腐蚀实验的工艺流程，包括腐蚀液的选择、保护层及设备的选择以及加工过程的控制，介绍了石英摆片挠性梁厚度的测量方法。进行了化学腐蚀加工试验，然后测量了试验样品的挠性梁厚度，试验结果表明，石英摆片挠性梁的加工采用化学腐蚀加工工艺是成功的。第五章，介绍了石英摆片下垂量的概念，并对其进行了理论计算，提出了下垂量检测原理，介绍了计算机视觉检测技术，对下垂量检测系统进行了总体的设计，介绍了装置中用到零部件，对搭建完成的下垂量检测平台实物进行了描述;最后对化学腐蚀加工后的石英摆片进行下垂量检测试验，分析了试验结果，证明了化学腐蚀加工后的石英摆片的质量是合格的，同时也验证了有限元静力分析和下垂量理论计算的准确性。最后总结了论文的主要研究内容，并对石英摆片的化学腐蚀方法和下垂量检测技术的进一步研究工作进行了探讨和展望。

关键词：石英挠性加速度计石英摆片化学腐蚀有限元分析下垂量检测

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石英摆片外形参数测量技术研究

石英摆片外形参数测量技术研究

作者：田春苗哈尔滨工程大学

学位级别：硕士

石英摆片是石英挠性加速度计的组成核心,它能通过石英摆片的敏感性得到被测物体的速度、加速度和倾斜量等物理信息,因此石英摆片影响着石英加速度计的性能。由于石英挠性加速度计具有精度高,抗震能力强,功耗低、稳定性好等优点,在MEMS... 详细信息

石英摆片是石英挠性加速度计的组成核心,它能通过石英摆片的敏感性得到被测物体的速度、加速度和倾斜量等物理信息,因此石英摆片影响着石英加速度计的性能。由于石英挠性加速度计具有精度高,抗震能力强,功耗低、稳定性好等优点,在MEMS惯性加速度计家族中已被广泛应用于水下潜器(AUV)、无人机(UAV)、船舶、陆军地面车辆、战术导弹、潜艇等导航系统中。除此之外,在民用方面诸如油井钻探、大型桥梁修建方面石英挠性加速度计也被用到。而石英摆片质量的好坏对石英挠性加速度计有着决定性的影响,因此,对石英摆片的测量有着深远的意义。石英摆片的外形参数则决定了石英摆片的质量优劣,通过将测得的外形参数与理想值的对比来判断生产的石英摆片是否符合质量要求,进而将缺陷大的石英摆片排除掉。另一方面若石英摆片有着良好的外形参数,生产出的石英加速度计也有着较高的质量。因此,精确的测出石英摆片的外形参数具有十分重要的意义。本文寻求一种高精度的测量系统实现对石英摆片外形参数-圆心和半径的测量,用以评价石英摆片质量的好坏。本文的具体研究和实现过程如下:首先,介绍了现有的石英摆片测量方法及测量的内容,分析比较了不同方法在测量过程中的优点及存在的缺陷,阐述了石英摆片测量及图像测量概况。根据课题需要,设计了一套CCD半导体传感器的数据采集,PMAC运动控制的高精度测量系统,介绍了该系统的基本工作原理,并对系统不同结构的功能进行了简单分析。利用该系统,提出了石英摆片外形几何参数测量方法。其次,本文介绍了对石英摆片的图像测量,其中涉及到的图像处理方法包括图像平滑和二值化,边缘检测算法,重点介绍了Zernike矩的亚像素定位原理。然后根据上述用到的图像处理算法原理设计了一套高效的测量系统软件,实现了对石英摆片圆心及半径几何参数的测量。最后给出测量实验,并对系统作了标定,给出实验数据,通过对得到的外形几何参数的分析得出石英摆片的圆度性好,符合加工质量要求。最后对影响实验数据的各种因素进行了分析,并提出了系统中的不足和改进方案。

关键词：石英摆片图像处理外形尺寸亚像素

石英摆片镀层电阻快速测量方法研究与仪器研制

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石英摆片镀层电阻快速测量方法研究与仪器研制

作者：马江龙四川大学

学位级别：硕士

石英挠性加速度计是一种惯性导航器件,广泛应用于三航和武器等领域,其核心器件石英摆片的表面镀层质量将直接影响器件的整体性能。当前的研究主要集中于检测石英挠性加速度计的综合性能,国内尚未形成完善的石英摆片镀层质量检测技术体... 详细信息

石英挠性加速度计是一种惯性导航器件,广泛应用于三航和武器等领域,其核心器件石英摆片的表面镀层质量将直接影响器件的整体性能。当前的研究主要集中于检测石英挠性加速度计的综合性能,国内尚未形成完善的石英摆片镀层质量检测技术体系。传统的镀层质量检测方法主要通过机械、光学、磁学、电学、声学等方法测量镀层厚度,但通常只能测量一个小区域的镀层厚度。石英摆片结构特殊,镀层形状复杂,由镍铬合金和金共同组成,分布于摆片的正反两面和侧壁,很难用传统的方法进行测量。本文研究了石英摆片的镀层电阻,提出了一种基于开尔文测量法的石英摆片镀层电阻快速测量方法,测量石英摆片的12个导通电阻值和12个绝缘电阻值,用于表征石英摆片的镀层质量。分析了电阻法测量石英摆片镀层质量的理论依据,说明了开尔文测量的基本方法,明确了测量的具体对象和要求。针对石英摆片镀层的特性,设计研制了不易损伤镀层的铍青铜材质测试探针。针对多个石英摆片镀层电阻的快速测量问题,设计研制了高性能测试探针卡,可以同时接触所有测量点位,通过研制的高速通道切换单元切换测量点位。针对石英摆片电阻测量点位的对准问题,设计研制了图像识别及位姿校准模组。针对石英摆片的小电阻测量问题,分析了误差影响因素,设计了高精度的开尔文电阻测量方法。在此基础上,研制了基于开尔文测量法的石英摆片电阻自动化测量系统,并编写了自动化测量软件。开展了石英摆片镀层电阻自动化测量系统的探针接触力标定实验以及电阻测量实验。实验结果表明,系统测量时的探针接触力仅为0.4mN,测量重复性为2mΩ,测量一片石英摆片耗时40s,相比于传统的飞针测试仪和手动探针台,本文的方法更加安全、准确、可靠。

关键词：石英摆片镀层电阻测量

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PSD 在石英摆片综合参数测试中的应用

大连理工大学学报 1997年第S2期37卷 107-109页

作者：谭定忠张力勋王立权孟庆鑫哈尔滨工程大学707教研室

详细介绍了以ＰＳＤ为敏感元件的石英摆片综合参数测试系统的测量原理、光路和电路。该系统可对石英摆片的摆幅、摆频、扭幅、扭频、台阶高度和挠性梁刚度等实现自动测量，具有响应快、分辨率高、易与ＰＣ机通讯等特点。

关键词： PSD 石英摆片参数测试