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基于卷积神经网络的线结构光高精度三维测量方法 被引量:1
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作者 叶涛 何威燃 +2 位作者 刘国鹏 欧阳煜 王斌 《仪器仪表学报》 北大核心 2025年第2期183-195,共13页
线结构光视觉三维测量技术因其高精度和非接触的三维重建优势而被广泛应用。然而,现有的线结构光三维测量方法在标定过程中往往面临较高的耦合性问题,且在复杂环境下,背景噪声和光照变化会严重干扰条纹的提取,导致结构光条纹中心定位精... 线结构光视觉三维测量技术因其高精度和非接触的三维重建优势而被广泛应用。然而,现有的线结构光三维测量方法在标定过程中往往面临较高的耦合性问题,且在复杂环境下,背景噪声和光照变化会严重干扰条纹的提取,导致结构光条纹中心定位精度下降,进而影响整体三维测量的精度和鲁棒性。针对上述问题,提出了一种基于卷积神经网络的鲁棒三维测量方法。首先,设计了一种创新性的残差U型块特征金字塔网络(RSU-FPN),旨在实现背景噪声的干扰抑制和结构光条纹区域中心的高精度鲁棒提取。其次,构建了一种新型的线结构光视觉传感器,并提出了一种分离式测量模型,成功将摄像机标定与光平面标定解耦,极大地提高了系统的灵活性与扩展性。通过这种解耦的标定方式,避免了传统标定方法中存在的耦合问题,使得整个测量系统更加高效且易于调整。实验结果表明,所提出的基于卷积神经网络的鲁棒三维测量方法,在复杂背景下能够实现结构光条纹中心的高精度提取,利用提取出的光条纹中心进行标定,其均方根误差分别为x方向0.005 mm、y方向0.009 mm以及z方向0.097 mm。并且,该方法在不同表面类型(如漫反射表面和光滑反射表面)上均能实现高精度的三维重建,验证了其在实际应用中的优越性和强大的鲁棒性。 展开更多
关键词 线结构光 三维测量 卷积神经网络 残差U型块特征金字塔网络 背景噪声抑制
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基于ChArUco板的相机与转轴间位姿简易标定方法
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作者 周渝钧 张宗华 +2 位作者 高楠 孟召宗 高峰 《河北工业大学学报》 2026年第1期10-16,共7页
在相机和旋转模块组成的旋转扫描系统中,相机与转轴的位姿关系对于后续数据融合至关重要。现有方法通常需借助辅助传感器来建立转轴与相机的位姿关系。为降低标定成本,本文提出一种基于ChArUco(Chess Augmented Reality University of C... 在相机和旋转模块组成的旋转扫描系统中,相机与转轴的位姿关系对于后续数据融合至关重要。现有方法通常需借助辅助传感器来建立转轴与相机的位姿关系。为降低标定成本,本文提出一种基于ChArUco(Chess Augmented Reality University of Córdoba)标定板的转轴位姿标定方法。利用ChArUco标定板图像解算不同转角下的相机光心坐标并拟合光心轨迹,根据轨迹中心可确定转轴所在位置。建立了旋转系统的数学模型,推导了在世界坐标系下转轴位姿的数学表达式,并基于旋转系统的空间约束构建联合优化,计算相机和转轴间最佳位姿。利用所提出方法进行旋转相机系统标定实验,实验结果表明:标定后的转轴与相机光轴夹角的平均绝对误差为0.036°,标定结果能有效消除全景拼接时的重影现象,验证了所提出方法的准确性和可行性。 展开更多
关键词 位姿标定 转轴拟合 ChArUco 联合优化 旋转扫描系统
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基于点阵结构光的三维曲面测量技术
3
作者 何俊杰 赵季康 +1 位作者 王天琪 董广宇 《天津工业大学学报》 北大核心 2025年第5期78-83,共6页
针对工业机器人空间曲面的三维测量和智能规划需求,开发一种采用点阵光源的智能视觉传感器,并采用该视觉传感器进行标定和曲面测量。首先,提出一种“由点到线”的两步法标定策略,确定点阵光源各激光线在工业相机坐标系下的方程:对点阵... 针对工业机器人空间曲面的三维测量和智能规划需求,开发一种采用点阵光源的智能视觉传感器,并采用该视觉传感器进行标定和曲面测量。首先,提出一种“由点到线”的两步法标定策略,确定点阵光源各激光线在工业相机坐标系下的方程:对点阵光源图像进行HSV颜色通道分离;利用高斯拟合法提取点阵光斑的质心坐标,按照点阵分布对其进行编码排序,并利用靶标平面的约束计算出相机坐标系中各点阵的三维坐标;分别拟合出点阵所在行列平面方程,确定激光发射点的位置;通过奇异值分解获取各光线的向量,完成点阵结构光的标定。其次,在完成点阵结构光标定基础上,对光斑三维坐标采用最小二乘法进行三维曲面重构。最后,通过雷达天线罩模型曲面测量及重构实验验证所提出的点阵光源视觉传感器标定算法的有效性。实验结果表明:采用该方法可以实现对雷达天线罩工件曲面的快速、准确测量要求,本文实验条件下标定误差范围为0.6%~1.1%,测量误差满足实验精度要求。 展开更多
关键词 点阵结构光 标定 雷达天线罩 曲面测量 三维重构 视觉传感器
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稀疏数据驱动的涡轮叶片表面裂纹长度提取方法
4
作者 李茂月 雷金超 +1 位作者 张成龙 刘泽隆 《仪器仪表学报》 北大核心 2025年第1期157-169,共13页
航发涡轮叶片裂纹的长度测量是裂纹危险等级评判的基础和修复的前提。针对涡轮叶片表面裂纹形状不规则、目标小、数据集样本稀少和裂纹成像角度失真等问题,提出一种稀疏数据驱动的涡轮叶片表面裂纹长度提取方法。首先,为提升Unet模型在... 航发涡轮叶片裂纹的长度测量是裂纹危险等级评判的基础和修复的前提。针对涡轮叶片表面裂纹形状不规则、目标小、数据集样本稀少和裂纹成像角度失真等问题,提出一种稀疏数据驱动的涡轮叶片表面裂纹长度提取方法。首先,为提升Unet模型在处理稀疏数据时的精度,采用GeLu函数与Vgg16网络结合的方法提取裂纹特征,将输出作为Unet网络解码部分的输入,保证模型匹配的前提下,在随机初始化权重中引入预训练权重,并在跳跃连接层中引入高效金字塔压缩注意力模块,增强模型在复杂背景下对裂纹特征的聚焦能力。然后,为了得到裂纹的单位像素特征曲线,在精分割后提出使用八邻域骨架化保留裂纹的主干特征结构。最后,深入分析了相机成像原理,讨论了叶片弦线角和相机自身参数对裂纹长度的测量影响,采用张正友标定法求解相机内部参数,建立了像素尺寸与实际尺寸转换模型。实验结果表明,与X光测量相比,该方法在测量距离为100~300 mm时,得到的裂纹长度最大误差为6.8%,证明该方法在测量涡轮叶片表面裂纹长度中对X光检测技术具有可替代性;与原算法相比,改进的算法在针对稀疏数据检测时精度显著提高,平均交并比提升了7.14%。所提出的涡轮叶片裂纹长度提取方法,为叶片质量评估及后续修复提供了理论基础和数据支持。 展开更多
关键词 稀疏数据 深度学习 裂纹 涡轮叶片 相机标定
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基于离散小波注意力机制的结构光多尺度相位提取网络
5
作者 尚建华 王刚 +2 位作者 刘洋 徐海芹 孙嘉曈 《红外与激光工程》 北大核心 2025年第6期324-336,共13页
提出了一种基于离散小波注意力机制的结构光多尺度相位提取网络(Wavelet Attention Based Multi-scale Phase Extraction Network,WA-MSPNet),旨在提升结构光相位提取的准确性与效率。基于小波域的混合注意力机制,通过离散小波变换提取... 提出了一种基于离散小波注意力机制的结构光多尺度相位提取网络(Wavelet Attention Based Multi-scale Phase Extraction Network,WA-MSPNet),旨在提升结构光相位提取的准确性与效率。基于小波域的混合注意力机制,通过离散小波变换提取低频分量,并在小波域融合通道信息与空间信息,进而增强了有效特征的表达能力;其次,提出一种改进的多尺度增强预测策略,通过自下而上的多层级特征融合输出,提高了预测的准确性和鲁棒性;并且,优化的网络结构,在提升性能的同时能够显著减少参数量和计算量,与经典UNet相比,参数量减少约58%,计算量减少约32%。最后,借助152组测试数据集进行了对比实验,实验结果表明,文中的相位提取网络WA-MSPNet在平均绝对误差、均方根误差以及峰值信噪比等指标方面均优于经典UNet、加入注意力门控的Att-UNet以及结合Swin Transformer和UNet的混合架构模型Swin-UNet,证明了该网络在相位预测的优越性能和良好的泛化能力。 展开更多
关键词 相位提取 深度神经网络 小波变换 条纹投影 条纹图分析
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基于石墨烯-硅胶复合封装的FBG触觉感知单元设计
6
作者 孙世政 陈盛康 +1 位作者 何江 董绍江 《仪器仪表学报》 北大核心 2025年第5期40-49,共10页
机器手的精细化操作水平取决于其指尖触觉感知性能。为提升基于FBG的机器手指尖触觉感知性能,针对FBG柔性感知单元存在导热性能较差及接触力-接触温度交叉敏感的问题,设计了一种石墨烯-硅胶复合材料柔性封装的对角十字型FBG触觉感知单元... 机器手的精细化操作水平取决于其指尖触觉感知性能。为提升基于FBG的机器手指尖触觉感知性能,针对FBG柔性感知单元存在导热性能较差及接触力-接触温度交叉敏感的问题,设计了一种石墨烯-硅胶复合材料柔性封装的对角十字型FBG触觉感知单元,提出了一种基于鱼鹰优化算法优化卷积神经网络(OOA-CNN)的解耦方法。首先,利用仿真分析对比石墨烯-硅胶复合材料封装和纯硅胶封装中的FBG的温度响应和应变响应。然后,通过对比实验分析石墨烯质量分数为1%、1.5%、2%、2.5%、3%时对复合材料导热性能的影响,并结合三指机器手对FBG触觉感知单元进行指尖感知实验,检测其接触力灵敏度和接触温度灵敏度。最后,对接触力和接触温度复合感知信号进行耦合分析,通过解耦实验对比CNN模型和OOA-CNN模型,验证OOA-CNN的解耦效果。仿真和实验结果表明,通过在硅胶基体中添加质量分数为1.5%的石墨烯作为导热填料,能够在有效保证FBG的触觉感知性能的基础上,增强硅胶基体的导热性能;FBG触觉感知单元的接触力灵敏度为31.281 pm/N,接触温度灵敏度为10.787 pm/℃;OOA-CNN解耦模型相较于最小二乘法和CNN解耦模型,具有较好的解耦效果,接触温度平均绝对误差减小了40.73%,接触力平均绝对误差减小了41.33%。 展开更多
关键词 FBG 机器手指尖 触觉 OOA-CNN解耦模型
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条纹投影非线性误差主动编码最优估计校正方法
7
作者 李茂月 徐敬之 +1 位作者 刘泽隆 黄思琦 《中国光学(中英文)》 北大核心 2025年第6期1365-1375,共11页
条纹投影技术在三维测量和表面形貌重建中得到广泛应用,其相位质量是决定测量精度的关键因素,而输入光强和输出光强之间的非线性效应是导致相位误差的主要来源之一。为了解决这一问题,本文提出了一种新的系统非线性主动校正方法。该方... 条纹投影技术在三维测量和表面形貌重建中得到广泛应用,其相位质量是决定测量精度的关键因素,而输入光强和输出光强之间的非线性效应是导致相位误差的主要来源之一。为了解决这一问题,本文提出了一种新的系统非线性主动校正方法。该方法首先通过对标准平面投影少量的均匀灰度图像,获取输入光强与输出光强的变化规律。然后,将这一规律与系统非线性主动校正相结合,建立了基于输入输出光强变化的系统非线性模型。接着,利用遗传算法求解最优编码值,从而通过条纹编码主动校正了投影条纹。经过校正后的条纹有效减少了非线性效应带来的影响,大幅提升了相位获取的质量。为了验证所提方法的有效性,以三步相移为例进行了计算机仿真。结果表明,标准误差降低了88%,最大误差减少了85.5%。在实际标准平面实验中,校正后标准相位误差由0.0706 rad降至0.0168 rad,最大相位误差由0.4129 rad降至0.0960 rad。在人脸石膏模型实验中,校正后的标准相位误差由0.0472 rad降至0.0102 rad,最大相位误差由0.2990 rad降至0.2408 rad。在复杂形貌人脸石膏件的三维重建中,校正后表面质量得到显著提升,影响相位质量的水波纹效应大幅减小。与现有的大步相移方法相比,本文提出的方法不仅具有较高的相位获取精度,而且在所需数据量和操作便捷性方面也具有明显优势,显示出广泛的应用前景。 展开更多
关键词 非线性校正 条纹投影 最优值估计 相位质量 结构光测量
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一种船舶光学经纬仪的测量误差校准系统的设计与开发
8
作者 徐静 陈岩 《舰船科学技术》 北大核心 2025年第3期148-151,共4页
船舶光学经纬仪能够有效提升船舶导航的精确性,在复杂海况下光学经纬仪的测量存在依赖人工经验且精度低的问题。本文提出一种基于GPS载波相位差分技术结合双矢量定姿技术的光学经纬仪测量误差校准系统,通过实时测量获取船舶姿态角,并将... 船舶光学经纬仪能够有效提升船舶导航的精确性,在复杂海况下光学经纬仪的测量存在依赖人工经验且精度低的问题。本文提出一种基于GPS载波相位差分技术结合双矢量定姿技术的光学经纬仪测量误差校准系统,通过实时测量获取船舶姿态角,并将其补偿到经纬仪测量结果中。设计系统整体结构,并对校准前后的测量误差进行对比。结果表明,校准后水平角和垂直角的误差均在10″以内,满足光学经纬仪测量误差校准的使用要求。 展开更多
关键词 光学经纬仪 误差校准 实时性 双矢量定姿技术 GPS载波相位差分技术
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基于自抗扰控制的永磁同步电机直接转矩控制
9
作者 金坤善 曹继贤 +2 位作者 李宇翔 胡轩志 张世记 《探测与控制学报》 北大核心 2025年第6期133-138,共6页
为有效抑制永磁同步电机控制系统中时变负载、参数变化以及高频测量噪声等多源不确定性扰动对系统控制性能的影响,提出一种基于自抗扰控制(ADRC)的永磁同步电机直接转矩控制方法。利用自抗扰控制不完全依赖于系统精确数学模型的优势,设... 为有效抑制永磁同步电机控制系统中时变负载、参数变化以及高频测量噪声等多源不确定性扰动对系统控制性能的影响,提出一种基于自抗扰控制(ADRC)的永磁同步电机直接转矩控制方法。利用自抗扰控制不完全依赖于系统精确数学模型的优势,设计了转速环线性扩张状态观测器,对系统综合扰动进行在线估计与补偿;同时,设计了分数阶状态反馈控制器,利用粒子群算法优化控制器参数,实现永磁同步电机直接转矩控制。仿真结果表明,该控制策略在永磁同步电机系统中表现出良好的快速性和鲁棒性。 展开更多
关键词 永磁同步电机 自抗扰控制 分数阶 粒子群算法
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基于三维点云的核燃料组件尺寸测量方法研究
10
作者 许小进 王浩 +1 位作者 李龙 吴江裕 《自动化仪表》 2025年第12期36-40,46,共6页
鉴于核燃料组件尺寸测量精度要求严格、测量环境恶劣的特点,提出了一种基于三维点云数据的上管座与燃料棒间隙的尺寸测量方法。通过统计滤波算法去除离群点云,利用旋转平移矩阵将点云数据旋转平移至与XOY平面近似平行。通过直通滤波,过... 鉴于核燃料组件尺寸测量精度要求严格、测量环境恶劣的特点,提出了一种基于三维点云数据的上管座与燃料棒间隙的尺寸测量方法。通过统计滤波算法去除离群点云,利用旋转平移矩阵将点云数据旋转平移至与XOY平面近似平行。通过直通滤波,过滤非目标点云和部分噪点,以实现点云数据的目标提取。将三维点云投影至XOY平面,通过欧氏聚类分割分离出上管座和每个燃料棒点云,并进行边界提取以获得边界信息。对上管座下边界进行直线拟合,计算燃料棒顶部点云数据到拟合直线的距离,实现了上管座与燃料棒的间隙测量。试验结果表明,该方法可以高效、精确地测量出给定核燃料组件上管座与燃料棒之间的间隙,测量误差在0.1 mm以内。该方法能够精确测量核燃料组件关键尺寸,对保障核燃料组件的正常运行具有重要意义。 展开更多
关键词 核燃料组件 三维点云 间隙测量 点云滤波 直线拟合 坐标变换
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基于对数放大器的高精度宽动态范围光功率计设计
11
作者 任旭虎 杨莹莹 +2 位作者 王瀚林 吴鸿声 张晓阳 《电子器件》 2025年第5期1067-1073,共7页
为了避免传统光功率计检测精度低,动态范围窄等缺点,基于对数放大器设计一款检测精度高、动态范围宽的光功率测量系统。该系统基于InGaAs-PIN的光电效应实现光电转换,利用动态范围宽的对数放大器AD8304搭建电信号调理电路,实现光生电流... 为了避免传统光功率计检测精度低,动态范围窄等缺点,基于对数放大器设计一款检测精度高、动态范围宽的光功率测量系统。该系统基于InGaAs-PIN的光电效应实现光电转换,利用动态范围宽的对数放大器AD8304搭建电信号调理电路,实现光生电流信号-电压信号的转换及对数放大。同时,提出补偿对数放大器外围电路增益电阻的方法来提高待测光功率计检测精度。STM32作为主控单元采集A/D转换的数字信号并进行修正处理,进一步提高了系统检测精度。实验结果表明:该光功率计测量动态范围为-70 dBm~10 dBm,且在该动态范围内相对误差为0.14%,线性度优于±0.08 dB,性能明显优于主流光功率计产品。 展开更多
关键词 光功率计 光电二极管 高精度 宽动态范围
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基于双目立体视觉的线结构光标定方法 被引量:1
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作者 严兴旭 杜虎兵 +3 位作者 王辉 唐博 张高鹏 贾晋葛 《红外与激光工程》 北大核心 2025年第1期209-220,共12页
结构光三维轮廓测量方法目前是三维形状测量的热点,而其中的线结构光技术因其成本低、效率高、精度高成为复杂物体三维轮廓测量方法的典型代表。然而,现有的线结构光法在应用中存在着标定困难、标定精度低等问题,对此,结合双目视觉系统... 结构光三维轮廓测量方法目前是三维形状测量的热点,而其中的线结构光技术因其成本低、效率高、精度高成为复杂物体三维轮廓测量方法的典型代表。然而,现有的线结构光法在应用中存在着标定困难、标定精度低等问题,对此,结合双目视觉系统与具有固定特征点的靶标,建立了一种高效、可靠的激光平面方程标定方法。该方法仅需要一个平面靶标和一个额外的相机,只记录两处位置的标定图像便可完成测量系统标定工作。工作时,首先结合左、右标定图像提取的光刀中心和角点获得特征点的像素坐标;然后,通过匹配左、右图像上对应的特征点,确定相机坐标系下特征点的三维坐标;进而,基于多组不同位置的三维特征点坐标,利用最小二乘法拟合激光平面,获得激光平面方程的参数。以标准块为样品的长度测量实验表明,该方法灵活实用、靶标设计简单、具有特征点丰富的优点,相比于典型标定方法,其可高精度地完成系统标定工作,量块宽度测量实验的结果更接近于参考值。另外,对比商用线激光传感器的测量结果,文中方法的测量精度提高了约10μm。 展开更多
关键词 线结构光 双目视觉 平面靶标 相机标定 激光平面标定
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基于坐标测量的高陡度自由曲面测量与评价方法 被引量:1
13
作者 王鹏翔 彭小强 +3 位作者 赖涛 刘俊峰 陈善勇 黎泽龙 《机械工程学报》 北大核心 2025年第11期336-347,共12页
高陡度特征光学元件广泛应用于精密物理实验,其高陡度、曲率突变的性质制约了高精度的测量要求。针对该类元件检测时超出了测量仪器的动态范围和可达空间极限的问题,提出了子面片分割与拼接优化测量方法。首先,基于高陡度自由曲面的实... 高陡度特征光学元件广泛应用于精密物理实验,其高陡度、曲率突变的性质制约了高精度的测量要求。针对该类元件检测时超出了测量仪器的动态范围和可达空间极限的问题,提出了子面片分割与拼接优化测量方法。首先,基于高陡度自由曲面的实际面形进行面片分割;其次,通过改变高陡度工件的空间位姿降低测量陡度;最后,将子面片的公共区域进行拼接优化,得到实际面形。此外,针对不同几何位形下子面片存在未知的位姿变换问题,提出了基于点-三角片距离近似和等距面匹配的复杂曲面轮廓误差评价模型与算法,建立了基于半径补偿的面形评价模型,实现了高陡度复杂曲面的高精度测量。高陡度对比实验可知:分片测量方法比全口径直接测量方法精度更高,面形误差评价方法的测量精度优于1μm,多次测量重复性优于0.5μm。 展开更多
关键词 高陡曲面 曲率突变 自由曲面 切片测量 缝合优化
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面向投影增强现实跟踪定位器的稳定位姿估计与标定方法 被引量:2
14
作者 赵西富 崔海华 +4 位作者 张益华 杨仁川 周家锐 彭凯 廖敏捷 《航空学报》 北大核心 2025年第8期308-322,共15页
为了克服传统原位投影增强现实(PAR)系统在遮挡、受限空间中的投影局限性,设计并实现了一种基于跟踪的PAR装配辅助系统。首先,针对系统构建中存在的中转靶标定位问题,借用点对特征(PPF)中“整体建模,局部匹配”的思想,提出了一种基于投... 为了克服传统原位投影增强现实(PAR)系统在遮挡、受限空间中的投影局限性,设计并实现了一种基于跟踪的PAR装配辅助系统。首先,针对系统构建中存在的中转靶标定位问题,借用点对特征(PPF)中“整体建模,局部匹配”的思想,提出了一种基于投票的中转靶标定位算法。然后,针对中转靶标和投影仪之间的位姿标定问题,提出了一种基于多站位耦合的中转位姿标定算法,利用Kronecker积简化位姿模型,并通过构造拉格朗日方程进行求解。最后,通过开展中转靶标定位稳定性试验以及中转位姿标定试验验证了所提算法的有效性。通过在飞机机头舱段场景中进行投影定位试验,验证了系统的灵活性,也说明该系统框架可以有效地扩展PAR系统的应用范围。 展开更多
关键词 投影增强现实 装配辅助 投票机制 位姿估计 迭代方法
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静电MEMS微镜的谐振振幅对品质因子影响的研究 被引量:1
15
作者 李智源 彭安杰 +2 位作者 陈真 黎永前 乔大勇 《传感器与微系统》 北大核心 2025年第8期54-58,共5页
静电MEMS微镜的最大扫描角度受到各种能量耗散的制约,在大气环境中,空气阻尼是MEMS微镜能量耗散的主要途径,因此对MEMS微镜的空气阻尼特性进行研究对于扫描角度的优化以及复杂动力学显得尤为重要。利用位置敏感探测器(PSD)对MEMS微镜在... 静电MEMS微镜的最大扫描角度受到各种能量耗散的制约,在大气环境中,空气阻尼是MEMS微镜能量耗散的主要途径,因此对MEMS微镜的空气阻尼特性进行研究对于扫描角度的优化以及复杂动力学显得尤为重要。利用位置敏感探测器(PSD)对MEMS微镜在空气中的自由衰减振动曲线进行了测量,从实验上获取了MEMS微镜的品质因子与振幅的关系。同时,利用瞬态的三维Navier-Stokes模型对扭转振动的MEMS微镜与周围空气的相互作用进行了模拟,计算得到了微镜在不同振幅下的品质因子。实验与仿真结果表明:MEMS微镜的品质因子随着振幅的增大而减小,因此MEMS微镜中的空气阻尼系数是随振幅增大而增大的,对MEMS微镜进行理论建模以及动力学分析中应该考虑不同振幅下阻尼系数的变化带来的影响。 展开更多
关键词 MEMS微镜 空气阻尼 品质因子 非线性阻尼
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BM3D-YOLOv8-s:前视声呐图像目标检测算法 被引量:3
16
作者 陈美龙 赵新华 叶秀芬 《仪器仪表学报》 北大核心 2025年第2期234-246,共13页
前视声呐作为海洋探测的重要传感器之一,能够远距离探测水下目标,被广泛应用于目标检测和跟踪领域中。然而,声呐数据采集时受海洋环境噪声影响,噪声分布不均匀,使得声呐图像的目标探测精度低。采用传统卷积神经网络对前视声呐目标进行... 前视声呐作为海洋探测的重要传感器之一,能够远距离探测水下目标,被广泛应用于目标检测和跟踪领域中。然而,声呐数据采集时受海洋环境噪声影响,噪声分布不均匀,使得声呐图像的目标探测精度低。采用传统卷积神经网络对前视声呐目标进行跟踪时,因为声呐图像序列帧率较低、目标特征不清晰,容易出现目标丢失问题。针对前视声呐图像噪声污染严重的问题,结合前视声呐图像的特点,提出了一种改进的BM3D算法,减少3D转换处理的计算量,在基础估计的相似块匹配距离计算过程中,采用曼哈顿距离替代欧氏距离,更好地处理声呐图像中不同类型和强度的噪声;针对目标丢失问题,提出了基于YOLOv8-s改进网络的前视声呐图像目标检测算法,包括基于ConvNeXt的C2N改进算法、添加浅特征检测头和归一化Wasserstein距离(NWD)损失函数的改进。进行了声呐图像数据采集,并进行了实验验证。实验结果表明,改进后模型的准确率为87.2%,mAP0.5为85.4%。与改进前的YOLOv8-s模型相比,虽然模型大小只增加了4.6 MB,但是精度增加了5.1个百分点,mAP@0.5增加了4个百分点,对比其他检测模型实验结果,改进后的YOLOv8-s能够有效提升声呐图像的目标检测精度。 展开更多
关键词 前视声呐 噪声 BM3D 目标检测 YOLOv8-s
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基于MIBWO的随钻磁力计误差参数识别 被引量:1
17
作者 杨金显 桂书琦 +1 位作者 贺紫薇 李龙玺 《仪器仪表学报》 北大核心 2025年第1期21-28,共8页
针对随钻磁力计测量误差导致解算钻具方位角偏差的问题,提出一种基于磁惯性白鲸优化算法(MIBWO)的随钻磁力计误差参数识别方法。首先,建立磁力计输出误差模型,构造目标函数,利用磁力计数据与加速度和陀螺仪数据之间的联系建立约束条件... 针对随钻磁力计测量误差导致解算钻具方位角偏差的问题,提出一种基于磁惯性白鲸优化算法(MIBWO)的随钻磁力计误差参数识别方法。首先,建立磁力计输出误差模型,构造目标函数,利用磁力计数据与加速度和陀螺仪数据之间的联系建立约束条件。然后,针对白鲸优化算法(BWO)在随钻环境下寻优磁误差参数的不足,提出了逐维自适应小孔成像反向学习策略,设计3个自适应学习因子来调整个体搜索磁误差参数的步长和方向,引入了黄金正弦搜索策略,对BWO进行改进得到了MIBWO。最后,通过模拟和实钻实验进行验证,实验结果表明:MIBWO辨识出的磁力计误差参数对磁力计误差补偿效果显著,解算的方位角绝对误差平均值由5.1°降低至0.9°,该方法能够有效提升磁力计的测量精度。 展开更多
关键词 磁力计 白鲸优化 误差参数识别 方位角
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高精度激光多普勒在线测长系统设计及算法研究 被引量:1
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作者 梁月鹏 胡润峰 +1 位作者 刘福 廖同庆 《红外与激光工程》 北大核心 2025年第2期177-183,共7页
针对激光多普勒测长系统中多普勒频率难以提取、测量精度较低的情况,设计了一款基于双光束双散射光路的高精度在线激光多普勒电缆测长仪。首先基于声光调制器引入了光学移频技术,结合高通滤波器有效滤除基底信号,提升了信噪比。接着引... 针对激光多普勒测长系统中多普勒频率难以提取、测量精度较低的情况,设计了一款基于双光束双散射光路的高精度在线激光多普勒电缆测长仪。首先基于声光调制器引入了光学移频技术,结合高通滤波器有效滤除基底信号,提升了信噪比。接着引入自适应采样算法,进一步减少系统误差、提高低速测量时的精确度;随后引入Zoom-FFT频谱细化算法以及能量重心校正算法进行频谱校正,并仿真分析了自适应采样算法和Zoom-FFT结合能量重心校正算法的精确度。搭建了实验系统,分析了系统的精确度和稳定性。实验结果表明,该系统的测量精度优于0.05%。 展开更多
关键词 激光多普勒效应 在线测长系统 光学移频 自适应采样算法 Zoom-FFT频谱细化 能量重心校正算法
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光学曲面的偏折测量技术:原理、挑战与展望(特邀) 被引量:1
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作者 张祥朝 牛兴漫 +4 位作者 郝思远 郎威 李坪峰 刘瑞阳 张宗华 《光学精密工程》 北大核心 2025年第5期677-701,共25页
偏折术由于其测量系统简单、动态范围大、抗干扰能力强,在复杂光学曲面的面形与缺陷检测方面具有独特优势。但是偏折测量的操作复杂、影响因素多、数据传递链条长,严重限制了其在工程实践中的应用。为此,本文介绍了偏折术的工作原理和... 偏折术由于其测量系统简单、动态范围大、抗干扰能力强,在复杂光学曲面的面形与缺陷检测方面具有独特优势。但是偏折测量的操作复杂、影响因素多、数据传递链条长,严重限制了其在工程实践中的应用。为此,本文介绍了偏折术的工作原理和发展脉络,列举了主要测量步骤,包括结构设计、系统标定、编码与物像匹配以及积分重构。分析了影响测量精度的几个关键因素,包括相机的模型简化、高度-斜率歧义性、位置-角度测不准以及积分重构的欠定性。随后给出了偏折术的主要应用场景及未来发展趋势,帮助精密测量领域的科研人员及研究生掌握偏折测量方法,明确提高偏折测量精度的主要途径,推动我国精密工程及先进制造领域的技术进步和产业发展。 展开更多
关键词 精密测量 偏折术 光学曲面 误差分析 缺陷检测
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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 被引量:1
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作者 王天宇 拓卫晓 +1 位作者 李醒飞 何梦洁 《控制与决策》 北大核心 2025年第4期1331-1338,共8页
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... 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. 展开更多
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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