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基于OpenCV的电缆弯曲半径检测

云南电业 2024年第3期 1-6页

作者：温昆于海鑫王明磊成都飞机工业(集团)有限责任公司四川成都610073

该研究提出了一种基于OpenCV的电缆弯曲半径检测算法,算法主要包括图像预处理、图像前处理和最小弯曲半径计算三部分。在图像预处理阶段,通过设定白名单区域和黑名单区域,缩小电缆轮廓检测的范围,降低算法的计算难度。在图像前处理阶段... 详细信息

该研究提出了一种基于OpenCV的电缆弯曲半径检测算法,算法主要包括图像预处理、图像前处理和最小弯曲半径计算三部分。在图像预处理阶段,通过设定白名单区域和黑名单区域,缩小电缆轮廓检测的范围,降低算法的计算难度。在图像前处理阶段,利用OpenCV图像处理的算法框架,快速提取出电缆的轮廓信息。接着将从轮廓计算得到的电缆直径与电缆的实际直径尺寸进行标定,同时在简化的轮廓上分段取点,依次计算每三个点的弯曲半径和弯曲圆的圆心位置。最后将标定得到的比例尺与筛选出来的最小弯曲半径进行换算,计算出目标电缆的最小弯曲半径,实现对电缆弯曲半径非接触式测量。

关键词：电缆弯曲半径非接触式测量图像处理尺寸标定

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船闸浮式系船柱运行状态测量技术研究

中国水运 2024年第8期 131-133页

作者：刘芳杜汉章李丹付杜永春安徽省交通科学研究院长春理工大学安徽省港航建设投资集团有限公司

本文在船闸闸室浮式系船柱运行监测预警及联动控制技术研究项目基础上，以船闸浮式系船柱的运行状态测量为研究对象，分别利用测距传感器、水压传感器等对浮式系船柱的运动距离长短、水压大小的变化进行测量，并通过数据验证测量技术对... 详细信息

本文在船闸闸室浮式系船柱运行监测预警及联动控制技术研究项目基础上，以船闸浮式系船柱的运行状态测量为研究对象，分别利用测距传感器、水压传感器等对浮式系船柱的运动距离长短、水压大小的变化进行测量，并通过数据验证测量技术对浮式系船柱的运行状态监测的有效性，以保证浮式系船柱安全运行，为船舶过闸安全提供保障。

关键词：可测量性分析非接触式测量嵌入式测量

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非接触式钢轨测量系统升级与优化

非接触式钢轨测量系统升级与优化

作者：张致远冶金自动化研究设计院

学位级别：硕士

铁路的发展需要更多高质量的钢轨,钢轨轮廓尺寸是钢轨质量的重要参数,钢轨轮廓尺寸参数是否合格将直接影响钢轨质量。我国已经从接触式的人工测量钢轨轮廓尺寸开始向非接触式三维测量方向发展,许多科研机构设计并研制了基于机器视觉的... 详细信息

铁路的发展需要更多高质量的钢轨,钢轨轮廓尺寸是钢轨质量的重要参数,钢轨轮廓尺寸参数是否合格将直接影响钢轨质量。我国已经从接触式的人工测量钢轨轮廓尺寸开始向非接触式三维测量方向发展,许多科研机构设计并研制了基于机器视觉的钢轨轮廓测量系统。尽管这些钢轨测量系统能够实现替代手工测量,但也依然存在提升空间。在国家公布的制造业行动计划中,明确提出:建设轨道交通智能平台,构建钢轨全生命周期管理等发展方向。因此本研究课题在原有钢轨轮廓检测系统上进行优化和升级,分别从图像处理算法上进行改进优化,以及通过设计钢轨云数据平台对钢轨测量系统进行升级。经过静态测量与动态测量两组实验,重复绝对误差低于0.02mm,测量绝对误差低于0.09mm,动态测量重复精度从原来0.06mm提高到0.02mm。钢轨云数据平台的开发及部署,简化钢轨生产数据管理工作,提高钢轨检测效率。本文研究内容如下:1.根据非接触式三维测量的原理对升级优化前的钢轨轮廓测量系统进行全面分析与介绍,结合实际部署应用中的问题给出升级与优化方案。2.设计一种采用矩形标定块对多台激光轮廓传感器相机标定的方式,并根据钢轨轮廓图像灰度快速去除轮廓拼接冗余。2.对钢轨轮廓图像进行预处理,设计实验分析不同的处理方法,并将实验结果进行对比,确定中值滤波结合灰色关联度的图像预处理方法。4.对钢轨直线部分和圆弧部分拟合所采用的最小二乘法进行优化,并采用高斯牛顿法对圆弧部分最小二乘法进行迭代,对不同的算法进行实验,根据结果选择最佳算法。5.设计并开发了钢轨测量云数据平台,包括现场端、服务端、客户端,云服务器与云数据库,网页与手机应用APP,实现对钢轨数据的日常管理与维护,并可以通过手机APP及时查看钢轨数据。

关键词：钢轨轮廓非接触式测量机器视觉数据处理

基于非接触式摄影测量的高陡斜坡结构面采集与几何特征描述 ——以汶川县大溪沟斜坡为例

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基于非接触式摄影测量的高陡斜坡结构面采集与几何特征描述 ...

作者：韩博吉林大学

学位级别：硕士

在岩体施工中,岩体的力学特性主要受结构面的影响,结构面的组合方式决定着岩体的变形与破坏形式。所以结构面信息的快速准确获取是岩体稳定性分析的前提。传统的结构面采集方式主要依靠人工测量,该方式耗时较长,效率低下,且受地形影响较... 详细信息

在岩体施工中,岩体的力学特性主要受结构面的影响,结构面的组合方式决定着岩体的变形与破坏形式。所以结构面信息的快速准确获取是岩体稳定性分析的前提。传统的结构面采集方式主要依靠人工测量,该方式耗时较长,效率低下,且受地形影响较大,无法对一些高陡边坡及险要地势处结构面进行获取,因而难以满足现代快速施工的要求。近年来随着计算机技术和摄影技术的不断发展,非接触式测量技术逐步兴起且日渐成熟。与人工测量方式相比,该技术采集范围更大,在进行高陡边坡结构面的测量时安全性更高,因而被广泛地应用于地质测量中,成为获取空间数据的重要手段。因此本文综合测绘学与工程地质学,对野外操作流程进行详细探究,并依据结构面产状解算模型与迹线解算模型,在室内完成对结构面信息的解译,从而实现利用非接触式技术完成对研究区内岩质斜坡结构面信息的获取,为岩体结构面信息的获取提供新的技术手段。岩体的几何特征描述是工程岩体精细化描述的重要内容之一,在其几何特征中,结构面的迹长、产状及位置是基本的要素。本文通过无人机航空摄影测量获取岩质边坡长大结构面特征,并以长大结构面产状作为聚类中心对近景摄影测量获取的随机构造结构面进行优势分组。通过K-S检验确定迹长的分布形式,并利用迹长直方图与概率密度曲线对坡面结构面进行量化表征。结构面的间距通过MSS进行量化表征,运用MSS对坡面间距进行统计,并对各尺度下结构面迹长MSS值进行研究,探究其在各尺度下的几何特征及随尺度变化规律。岩体中结构面密度是通过裂隙网络确定的,对所研究的两个坡面分别建立三维裂隙网络,从而确定其空间裂隙密度,并对其密度产生的差异性进行了分析。

关键词：非接触式测量岩体结构几何特征精细描述

基于毫米波感知的非接触式人体脉搏测量方法及实现

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基于毫米波感知的非接触式人体脉搏测量方法及实现

作者：温昕哲北京邮电大学

学位级别：硕士

脉搏是人体心血管系统的运动反应在手腕处的周期性运动。人体的脉搏率可以反应人体的部分生理病理信息,用于判断人体器官的健康状态。通过脉搏周期的时间间隔变化可以反应出人体的心率变异性(HRV)。脉搏波中提取的反射波传输时间(RWTT)... 详细信息

脉搏是人体心血管系统的运动反应在手腕处的周期性运动。人体的脉搏率可以反应人体的部分生理病理信息,用于判断人体器官的健康状态。通过脉搏周期的时间间隔变化可以反应出人体的心率变异性(HRV)。脉搏波中提取的反射波传输时间(RWTT)则与人体血压值具有强相关性,可用于计算血压。传统的脉搏测量方式主要是接触式测量,具有一些局限性,开发出一种精确实用的非接触式脉搏测量工具很有必要。本论文主要基于毫米波雷达在细粒度感知和生命体征探测方面的优势,研发了毫米波非接触式脉搏测量系统。系统设计主要包括毫米波信号采集模块和信号处理模块。毫米波信号采集模块中,我们设计了信号缓冲池算法,能够即时地显示原始脉搏波形,解决了脉搏波信号难以方便快捷地进行采集的问题。针对信号的处理问题,我们在信号处理模块中设计了从毫米波雷达信号中提取和筛选脉搏波的算法,构建了一维CNN神经网络,对脉搏波信号进行了优化,并研究实现了滤波去噪与周期切分算法,能够计算每一脉搏周期的时间,输出IBI(脉搏周期时间间隔)数值,从而计算心率变异性相关指标,并计算脉搏率以及脉搏周期中的RWTT值。我们通过多组实验,验证了系统的有效性,其中脉搏率(心率)测量误差达到0.2bpm以下,脉搏周期间隔测量准确率达到98.14%,心率变异性指标RMSSD测量误差率达到13ms以下,RWTT的平均测量精确度达到95.4%。本论文研究的基于毫米波雷达非接触式测量脉搏的方法,在智慧健康等领域具有应用价值。

关键词：脉搏波采集毫米波 FMCW雷达非接触式测量

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非接触式电场耦合测量与取能技术研究

非接触式电场耦合测量与取能技术研究

作者：李高越华北电力大学(北京)

学位级别：硕士

随着电力工业的不断进步和智能电网的蓬勃发展,电力系统中使用了越来越多的多功能一体化设备,由于电压模拟信号的测量作为其核心模块,所以对电压传感器提出了更高的要求。传统的电压互感器因其具有铁芯结构,容易发生铁磁饱和影响测量质... 详细信息

随着电力工业的不断进步和智能电网的蓬勃发展,电力系统中使用了越来越多的多功能一体化设备,由于电压模拟信号的测量作为其核心模块,所以对电压传感器提出了更高的要求。传统的电压互感器因其具有铁芯结构,容易发生铁磁饱和影响测量质量,同时由于其体积较大,无法与目前智能化电气设备相配合,急需一款小巧轻便适用范围广的电压传感器。针对此问题,本文研究了一种集测量与自取能于一体的微型电压传感器,在大幅度缩小电压传感器体积的同时又可以保证具有较大带宽和高线性度,满足了目前大部分电气设备对于电压测量的需求。首先,从非接触式电压测量理论与自取能方式展开研究。理论分析了电场耦合测量与取能的基本原理,在此基础上提出了电场耦合测量的模型及其等效电路。针对电场测量易受环境干扰这一问题,采用差分结构对传感器进行优化,有效地降低了环境因素对传感器准确测量带来的影响。根据差分结构传感器的等效电路图推导出传递函数,进而推导出传感器变比恒定的条件。通过四项指标综合分析,选择环氧树脂作为传感器的绝缘材料。为了克服信号传输过程中阻抗不匹配带来的波能损耗,将传感器设计为高频与工频双通道测量模式,解决了阻抗不匹配带来的信号传输过程中的折反射问题。其次,搭建了电场耦合工频、高频测量和电场取能的实验平台。针对影响电场耦合测量的并联电阻与并联电容这两个关键性参数,分别深入分析两个参数各自对电压传感器的影响,给出了适用于10kV及以下低压配电线路的最优参数组合。通过频率响应分析仪测得电压传感器的带宽大小为30Hz～200kHz。最后在架空线路和电缆进行实测,分析实验数据做出传感器的线性度,并利用非线性误差指标进行评估。最后,通过实验寻找传感器自取能的最大功率点。测得传感器在架空线环境下的最大自取能功率为12.16mW,在电缆环境下的最大自取能功率为472.82 mW。计及环境对传感器功能的影响进行实验,实验结果表明雨水天气对的取能功率、传感器波形质量、传感器线性度均有不良影响并给出了预想的解决方案。

关键词：非接触式测量电场耦合微型传感器自取能高线性度

基于TMR传感器的非接触式弧后电流测量研究

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基于TMR传感器的非接触式弧后电流测量研究

作者：章敏俊大连理工大学

学位级别：硕士

高压断路器在电力系统中应用的不断拓展对其开断时间、分闸稳定性、使用寿命等提出了更高要求。弧后电流是高压断路器研究中重要的评价指标,能够反映高压断路器开断过程的暂态恢复电压强度、弧后电导和弧后电荷等弧后特性。目前弧后电... 详细信息

高压断路器在电力系统中应用的不断拓展对其开断时间、分闸稳定性、使用寿命等提出了更高要求。弧后电流是高压断路器研究中重要的评价指标,能够反映高压断路器开断过程的暂态恢复电压强度、弧后电导和弧后电荷等弧后特性。目前弧后电流测量方法均属于接触式测量,包括分流器、转移电阻、二极管钳位等,对断路器分闸时刻、电阻和二极管选型要求严格,易损坏测量元件和产生高压安全隐患。与接触式测量不同,基于TMR传感器的非接触式弧后电流测量能在不接入断路器回路的前提下实现测量。本文首先阐述了基于磁传感器的电流测量理论研究,对比分析TMR传感器与Hall传感器、AMR传感器和GMR传感器的优劣势,指出TMR传感器在弧后电流测量方面的优势。根据TMR传感器的测量原理建立了电流与输出电压的数学模型,并提出了电流的黑盒模型。设计了基于TMR传感器的测量系统,包括电源模块、运放模块和传感器模块,并在Maxwell内进行电磁屏蔽装置的设计与性能仿真。其次为研究TMR测量系统的性能指标,依次开展了直流电流和交流电流试验,根据推导得到的电流数学模型得出理论电流,计算理论电流与实测电流的相对误差。直流电试验结果表明电流的正反向对测量结果没有影响,电流相对误差在4%以内,对比了不同距离下的试验结果,发现传感器与电流越近,传感器输出电压越大。交流电试验结果表明电流相对误差在5%以内,可测得最小电流为90m A。以上试验结果为弧后电流测量提供了试验基础。最后开展了弧后电流仿真和试验,在ATP-EMTP软件内对弧后电流进行仿真分析,仿真结果表明:弧后电流峰值为A级,持续时长为μs级;暂态恢复电压会影响弧后电流,在一定范围内,暂态恢复电压峰值越大,弧后电流峰值越大。搭建了弧后电流试验平台,试验用断路器为CFN-CO混合气体断路器,开断电流为1.25k A,依次在2k V至4k V暂态恢复电压下测量到了弧后电流,峰值为1.98A至4.84A不等。回路电流过零后,弧后电流在暂态恢复电压作用下先迅速增大至峰值后逐渐减小,最后趋于零,整个过程持续时长在100μs内。并与前人测量的弧后电流结果进行对比,验证了本测量系统的有效性。

关键词：高压断路器弧后电流非接触式测量 TMR传感器

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基于压敏涂料的大型螺旋桨叶片压力场测量

Acta Mechanica Sinica 2022年第2期38卷 35-45,I0001页

作者：魏春华焦灵睿仝帆陈正武刘应征彭迪 China Aerodynamic Research and Development Center Mianyang 621000China Key Lab of Education Ministry for Power Machinery and Engineering School of Mechanical EngineeringShanghai Jiao Tong UniversityShanghai 200240China Gas Turbine Research Institute Shanghai Jiao Tong UniversityShanghai 200240China

压敏涂料(PSP)是一种全局压力测量技术.与压力传感器相比,PSP具有空间分辨率高、非接触式测量等显著优点.然而,由于其他压力测量技术的限制,在快速旋转的叶片上验证PSP测量通常比较困难.本文在中国空气动力研究与发展中心对直径为1 m的... 详细信息

压敏涂料(PSP)是一种全局压力测量技术.与压力传感器相比,PSP具有空间分辨率高、非接触式测量等显著优点.然而,由于其他压力测量技术的限制,在快速旋转的叶片上验证PSP测量通常比较困难.本文在中国空气动力研究与发展中心对直径为1 m的螺旋桨进行了综合研究,包括PSP测量、气动力天平测量和数值模拟.首先通过将计算的气动拉力与天平测量结果进行比较来验证文章给出的数值模拟(CFD)算法.然后,将PSP测量得到的螺旋桨叶片上的压力分布与不同工况下的CFD结果进行比较.PSP测量、天平测量和CFD的结果显示出良好的一致性,PSP测量误差估计小于叶尖动压的5%.最后讨论了不同转速和来流速度下压力分布的变化.

关键词：非接触式测量压力传感器压敏涂料研究与发展空气动力螺旋桨叶片空间分辨率 PSP

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基于小孔投影面积的平面栅极间距测量方法

推进技术 2022年第6期43卷 318-323页

作者：陶翰中方宇杨皓张汝枭宁业衍上海工程技术大学机械与汽车工程学院上海201620

栅极间距是影响推力器离子束流的发散角、推力大小的关键参数,为了解决栅极组件在装配过程中栅极间距自动检测的技术难题,针对栅极孔径的特殊结构和光线传播的特性,建立了栅极间距和小孔面积的数学模型,提出了基于机器视觉的非接触式平... 详细信息

栅极间距是影响推力器离子束流的发散角、推力大小的关键参数,为了解决栅极组件在装配过程中栅极间距自动检测的技术难题,针对栅极孔径的特殊结构和光线传播的特性,建立了栅极间距和小孔面积的数学模型,提出了基于机器视觉的非接触式平面栅极间距检测方法并搭建试验平台。选取栅极中心孔位进行35次重复试验,该方法的标准差为12μm,具有较高的重复精度。精度验证试验结果表明,该系统精度高于±20μm,满足离子推力器装配过程中的栅极间距测量要求,在实际应用中有望替代现有人工检测方法。

关键词：离子推力器栅极间距机器视觉间距测量非接触式测量