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线结构光条成像质量多参数综合评价方法研究

激光与光电子学进展 2023年第7期60卷 156-164页

作者：李涛涛沈培钟小倩许献磊刘江英萍乡学院机械电子工程学院江西萍乡337055 中国矿业大学(北京)煤炭资源与安全开采国家重点实验室北京100083

光条成像质量是决定线结构光三维测量精度的重要因素之一。为解决现有光条成像质量评价方法对整体与细节评价兼顾不全、评价依据单一等问题,提出了一种线结构光条成像质量多参数综合评价方法。首先从图像一维熵、局部对比度和光条清晰... 详细信息

光条成像质量是决定线结构光三维测量精度的重要因素之一。为解决现有光条成像质量评价方法对整体与细节评价兼顾不全、评价依据单一等问题,提出了一种线结构光条成像质量多参数综合评价方法。首先从图像一维熵、局部对比度和光条清晰度三方面,对渐变曝光时间下采集的系列光条图像进行特征分析。接着以系列图像的光心提取精度反向评价光条成像质量,并分析多特征参数随光心提取精度的变化规律。在此基础上,实现多特征参数对系列光条图像质量的综合评价,并构建多参数综合量化评价模型。实验结果表明:与已有方法相比,所提方法评价结果更准确、有效,由评得优质光条图像重构出的高精度齿条轮廓精度最高,其Rssa值仅为0.022。

关键词：仪器,测量与计量线结构光光条成像质量多参数综合评价图像一维熵局部对比度光条清晰度

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超声扫查横波成像的波数域快速重建技术

激光与光电子学进展 2023年第3期60卷 298-309页

作者：陈沐金浩然杨克己居冰峰浙江大学机械工程学院浙江杭州310027

超声无损检测为航空航天、石油化工、轨道交通等领域的设备正常运行提供保障,具有十分重要的意义。横波超声检测因其振动模态衰减小、传播速度低、空间分辨率高等优势成为固体内部缺陷检测的重要手段。然而,常规的超声换能器因压电晶片... 详细信息

超声无损检测为航空航天、石油化工、轨道交通等领域的设备正常运行提供保障,具有十分重要的意义。横波超声检测因其振动模态衰减小、传播速度低、空间分辨率高等优势成为固体内部缺陷检测的重要手段。然而,常规的超声换能器因压电晶片的振动特性,无法直接发射和接收横波,需要借助斜入射折射出横波。由于斜入射的特殊性,需要同时考虑折射效应和斜面检测的问题,这给超声成像重建计算增加了负担。为此,提出一种超声扫查横波成像的波数域快速重建技术。该方法在传统波数域超声图像重建技术的基础上,结合波数域坐标变换以及横波波场外推实现斜入射横波成像的快速重建。仿真和实验结果表明,利用本文方法,在以20°~60°左右的折射角检测横通孔、裂纹和半球面平底孔时,均能展现优良的检测效果。并且相较于时域合成孔径聚焦技术,在不损失重建精度的条件下,该方法的计算效率至少提高100倍。

关键词：仪器,测量与计量超声无损检测斜入射横波小型孔多角度

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大型飞机装配中的高精度测量技术研究进展

激光与光电子学进展 2023年第3期60卷 42-59页

作者：张开富史越骆彬童长鑫潘婷乔木西北工业大学机电学院陕西西安710072

新一代飞机向着大型、重载、长寿等方向发展,对其装配质量、精度等提出更高的要求。装配中几何尺寸、物理损伤等的高精度测量是调控飞机装配工艺、保证装配指标的基础和关键,对飞机服役性能有着重要的影响。本文围绕新一代飞机结构尺寸... 详细信息

新一代飞机向着大型、重载、长寿等方向发展,对其装配质量、精度等提出更高的要求。装配中几何尺寸、物理损伤等的高精度测量是调控飞机装配工艺、保证装配指标的基础和关键,对飞机服役性能有着重要的影响。本文围绕新一代飞机结构尺寸大幅增加、承力结构复材化发展下的需求,论述了大型飞机装配中高精度测量技术的研究进展,具体从大空间点位高精度测量方法、大型结构外形高精度测量方法、复合材料结构装配缺陷高精度检测技术等方面对国内外理论研究和技术应用进行了梳理和总结,并指明相关技术的未来发展趋势和前景。

关键词：仪器,测量与计量高精度测量飞机装配大空间场构建装配外形测量缺陷检测

基于双转盘电极结构的原子发射光谱油液检测技术

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激光与光电子学进展 2023年第23期60卷 154-161页

作者：陈斌傅骁段发阶闫钰黄锦幡钟国舜天津大学精密测试技术及仪器国家重点实验室天津300072 中国电子科技集团公司第十一研究所北京100016

由于转盘电极原子发射光谱(RDE-AES)技术具有操作简单、无须制备样品、结果可靠性强等优良特性,被广泛应用于油液检测。但该技术采用的光源主要是电弧,由于电极磨损导致放电间隙改变造成的电弧不稳定等原因导致最后采集的光谱数据所分... 详细信息

由于转盘电极原子发射光谱(RDE-AES)技术具有操作简单、无须制备样品、结果可靠性强等优良特性,被广泛应用于油液检测。但该技术采用的光源主要是电弧,由于电极磨损导致放电间隙改变造成的电弧不稳定等原因导致最后采集的光谱数据所分析的结果与实际存在误差。本文提出了一种基于“双转盘”电极结构的原子发射光谱油液检测装置的检测方法,即将传统“棒-转盘”电极结构中的棒电极更换为可以旋转的转盘电极,其显著优势是减小了电极磨损所带来的检测误差。对其结构进行物理建模,通过COMSOL多物理场仿真软件对电弧激发的过程进行了仿真,采用控制变量法研究了电极间隙、油膜厚度、外加激励三个主要变量对电弧激发效果的变化规律的影响,得到了影响因素与电弧激发时刻和激发瞬时温度的关系曲线图,并根据仿真结果进行了参数优化。仿真结果显示,“双转盘”电极结构较传统结构的激发效果有了明显改善,激发时间和激发温度都有一定的改善,尤其在大批量检测时电弧激发效果稳定,验证了该方法的先进性和实用性,为转盘电极原子发射光谱油液检测方法的进一步深入研究提供了分析支持。

关键词：仪器,测量与计量双转盘电弧激发油液分析原子发射光谱 COMSOL仿真

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基于光谱干涉技术的波片相位延迟量测量方法

激光与光电子学进展 2023年第1期60卷 184-189页

作者：王伟苏富芳高尚刘栋陈建中山东交通学院理学院山东济南250357 曲阜师范大学物理工程学院山东省激光偏光与信息技术重点实验室山东曲阜273100

作为波片最重要的技术参数,波片相位延迟量的精确度会直接影响整个偏振光学系统的性能,在有些情况下,使用前需要对其进行精确测量。根据偏振干涉光谱曲线分布特性提出了一种测量波片相位延迟量的方法。此方法是将待测波片置于起偏镜和... 详细信息

作为波片最重要的技术参数,波片相位延迟量的精确度会直接影响整个偏振光学系统的性能,在有些情况下,使用前需要对其进行精确测量。根据偏振干涉光谱曲线分布特性提出了一种测量波片相位延迟量的方法。此方法是将待测波片置于起偏镜和检偏镜之间,利用分光光度计测量一定范围内光谱透射率曲线,通过精确提取曲线上定值透射率对应波长,利用公式可同时获得待测波片的绝对相位延迟量、有效相位延迟量、波片级次、波片厚度等多个光学参数。理论分析和实验结果表明,该方法适用于具有任意延迟量的晶体零级或多级波片,具有测量精度高、对起偏镜与检偏镜透振方向和待测波片快轴方向调节无严格要求、操作简单的优势。

关键词：仪器,测量与计量相位测量偏振波片光谱技术

激光吸收光谱2D和3D成像测量技术及其应用研究进展

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激光与光电子学进展 2022年第19期59卷 61-74页

作者：李金义赵航杨晓涛赵烁天津工业大学控制科学与工程学院天津市电气装备智能控制重点实验室天津300387 哈尔滨工程大学动力与能源工程学院黑龙江哈尔滨150001 国家管网集团东部原油储运有限公司江苏徐州221008

激光吸收光谱(LAS)技术因其高灵敏度、高精度以及非接触测量等优势,被广泛应用于气体流场检测。在燃烧诊断、泄漏检测和定位等应用场景中,对空间分布测量提出了需求。基于LAS技术发展而来的激光吸收层析成像(LAT)技术和激光吸收成像(LAI... 详细信息

激光吸收光谱(LAS)技术因其高灵敏度、高精度以及非接触测量等优势,被广泛应用于气体流场检测。在燃烧诊断、泄漏检测和定位等应用场景中,对空间分布测量提出了需求。基于LAS技术发展而来的激光吸收层析成像(LAT)技术和激光吸收成像(LAI)技术不仅能够实现流场的2D/3D成像,而且在实现高的时间分辨率的同时对实际工程中的复杂环境有很好的适应性,未来仍是相关领域研究的重点。本文简要概述了LAS技术的基本原理以及LAT技术和LAI技术的成像方法;重点介绍了近十年LAT技术和LAI技术的国内外研究和应用现状,包括线性和非线性LAT测量技术、LAI技术的2D/3D成像技术;最后对基于LAS的2D/3D成像技术的未来发展趋势进行了展望。

关键词：仪器,测量与计量激光吸收光谱层析成像激光吸收成像燃烧诊断 2D/3D测量

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时间连续帧信息复用条纹中心快速提取方法

激光与光电子学进展 2022年第19期59卷 168-176页

作者：易京亚赵天光吴雨祥马章宇苏金宇季华实验室智能机器人工程研究中心广东佛山538000 西安电子科技大学物理与光电工程学院陕西西安710000

线结构光三维测量技术通过逐行扫描工件,计算工件连续轮廓线三维坐标,最终拼接各轮廓线形成完整的三维形貌。为了研究扫描过程中图像连续帧之间的相似性关系,提出一种时间连续帧信息复用的条纹中心快速提取方法,进一步提升线激光光条中... 详细信息

线结构光三维测量技术通过逐行扫描工件,计算工件连续轮廓线三维坐标,最终拼接各轮廓线形成完整的三维形貌。为了研究扫描过程中图像连续帧之间的相似性关系,提出一种时间连续帧信息复用的条纹中心快速提取方法,进一步提升线激光光条中心线提取速度。首先,采用自适应光条分割重心提取算法对首帧激光条纹进行中心线坐标计算;然后,在时间连续帧中心线坐标信息的基础上,对当前帧光条图案进行快速光条粗定位;最后,对光条中心线进行亚像素精度计算。该方法根据时间连续帧图像的相似性,进行连续帧光条中心线坐标信息复用,减小重复计算,提高算法速度。实验结果表明,该方法可实现高达133 frame/s的中心线计算速度,大幅提高了结构光三维扫描速度,可应用于其他大型工件的三维重建。

关键词：仪器,测量与计量三维测量线结构光中心线时间连续帧

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基于涡旋编码技术的波片相位测试方法

激光与光电子学进展 2022年第21期59卷 132-135页

作者：黄泽钿李润坤王乐李旸晖中国计量大学光学与电子科技学院浙江杭州310018

在波片相位测试中,引入0~2π涡旋相位板,通过构建波片相位延迟量和出射光的中空椭圆光斑方位角之间的函数关系,对相位延迟量进行仿真计算,实现对波片测试方法的论证分析。在理论上将波片相位延迟量的测量范围扩大到了270°,理论测量误... 详细信息

在波片相位测试中,引入0~2π涡旋相位板,通过构建波片相位延迟量和出射光的中空椭圆光斑方位角之间的函数关系,对相位延迟量进行仿真计算,实现对波片测试方法的论证分析。在理论上将波片相位延迟量的测量范围扩大到了270°,理论测量误差不超过±0.71%。

关键词：仪器,测量与计量波片相位延迟量测量涡旋相位编码方位角

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单屏相位测量偏折术中的透明层折射误差补偿

激光与光电子学进展 2023年第9期60卷 255-259页

作者：李林峰黄启泰任建锋侯名洋苏州大学光电科学与工程学院&苏州纳米科技协同创新中心江苏苏州215006 苏州大学江苏省先进光学制造技术重点实验室&教育部现代光学技术重点实验室江苏苏州215006 北京空间机电研究所北京100094

相位测量偏折术(PMD)面形检测中常使用液晶显示屏(LCD)作为投影设备。由于LCD的多层透明结构会对条纹投影光路产生折射而导致投影条纹位置偏离,继而影响最终检测精度,因此需要对这种误差进行点对点的校正。本文将LCD的多层透明结构简化... 详细信息

相位测量偏折术(PMD)面形检测中常使用液晶显示屏(LCD)作为投影设备。由于LCD的多层透明结构会对条纹投影光路产生折射而导致投影条纹位置偏离,继而影响最终检测精度,因此需要对这种误差进行点对点的校正。本文将LCD的多层透明结构简化建模为一个整体的等效透明层,建立相应的PMD模型进行透明层的误差分析和补偿。将补偿算法应用到PMD中测量标准平面镜及球面镜,与未进行补偿的情况相比,测量面形均方根误差(RMS)均减少了20%~40%。该补偿方法能显著减小单屏PMD中由LCD透明层折射效应带来的误差,补偿后的面形RMS有显著减小,检测结果更接近于实际面形误差。

关键词：仪器,测量与计量相位测量偏折术三维测量折射误差斜率补偿