跨坐式单轨车辆的临界侧滚角

跨坐式单轨车辆的抗倾覆能力显著地受到稳定轮和导向轮与轨道接触状态的影响.当转向架一侧的稳定轮离开轨道梁侧面时,跨坐式单轨车辆的抗倾覆能力将大大降低.建立了跨坐式单轨车辆的侧倾方程,推导了跨坐式单轨车辆柔性系数的计算公式,分析了稳定轮和导向轮与轨道接触状态对浮心高度和柔性系数的影响.提出使用车体临界侧滚角来衡量跨坐式单轨车辆抗倾覆能力的变化.推导了跨坐式单轨车辆的临界侧滚角的计算公式,并使用UM软件动力学仿真验证了上述公式的准确性.依据临界侧滚角讨论了稳定轮预压力合理的设置数值.当稳定轮预压力已设定时,在保证车辆具有良好的抗倾覆能力前提下,应对曲线通过设定最高限速和最低限速.     

车辆行驶转向角的图像检测方法

针对车辆建模及安全分析所需转向角数据的简便自动化检测问题,提出了一种新的车辆行驶转向角的图像检测方法.该方法将CCD传感器搭载于车辆上构成视觉检测系统,对CCD采集的转向轮图像进行轮廓边缘点提取,并对边缘点进行了椭圆拟合.根据圆的旋转角度检测法,计算了初步转角值及转向,利用车辆运动的连续性特点对数据进行有效性判断,根据转角增量的统计量对角度增量进行修正,得到了当前车辆的转向角度及转向.实验表明,该方法测得的转角值与方向盘转角检测系统测得的车辆转角值之间的平均误差为0.25624°,在车辆转角所在的密集区间[-4.15°,4.15°]内,两者的误差均值约为0.1°,并且该方法可在日间有效地实现车辆行驶转向角的检测.     

跨坐式单轨车辆的临界侧滚角 任利惠， 季元进

跨坐式单轨车辆的抗倾覆能力显著地受到稳定轮和导向轮与轨道接触状态的影响.当转向架一侧的稳定轮离开轨道梁侧面时,跨坐式单轨车辆的抗倾覆能力将大大降低.建立了跨坐式单轨车辆的侧倾方程,推导了跨坐式单轨车辆柔性系数的计算公式,分析了稳定轮和导向轮与轨道接触状态对浮心高度和柔性系数的影响.提出使用车体临界侧滚角来衡量跨坐式单轨车辆抗倾覆能力的变化.推导了跨坐式单轨车辆的临界侧滚角的计算公式,并使用UM软件动力学仿真验证了上述公式的准确性.依据临界侧滚角讨论了稳定轮预压力合理的设置数值.当稳定轮预压力已设定时,在保证车辆具有良好的抗倾覆能力前提下,应对曲线通过设定最高限速和最低限速.     

测量线性工作台滚转角误差的多探头法

针对线性工作台运动过程中的滚转角误差,提出一种多探头测量方法．与传统的用2个位移传感器和1个具有高平面度的感应物测量滚转角误差的方法相比,所提出的方法利用4个位移传感器,无需高平面度的感应物,更容易实现测量．分析了各项几何误差对传感器读数的影响,利用顺序两点法采集传感器信号．根据传感器融合技术,得到滚转角误差的差分表达式;对测量系统进行了灵敏度和仿真分析．仿真和实验结果表明了该测量方法的可行性．     

基于PSD的导轨直线度测量

设计了2种检测系统测量直线导轨的直线度.检测系统1利用随导轨运动的平面镜二维转角表征导轨的俯仰角和偏摆角的误差,这些角度误差通过光学系统在PSD上以位移的形式被记录下来,分析计算位移与角度的关系可得俯仰角和偏摆角.检测系统2利用随导轨运动的棱镜系统将俯仰角和滚转角的误差以位移的形式记录在PSD上,通过去除检测系统1测得的俯仰角的影响可求得滚转角.实验测量了500mm长导轨俯仰角、偏摆角和滚转角的最大偏差分别为3.22,′1.16′和5.88.′分析了实验系统误差对于测试结果的影响,结果表明,测试精度可达0.2.″     

一种改进的Harris-RANSAC长焦相机标定算法

长焦相机采集近距离棋盘格图像时易出现相机离焦现象，导致棋盘格图像产生散焦模糊，极大地增加了相机标定的难度，同时传统的Harris角点检测算法对散焦模糊的棋盘格图像进行角点检测的结果即使经过非极大值抑制处理也仍然存在大量冗余角点.针对上述问题，基于随机抽样一致(random sample consensus, RANSAC)算法提出一种改进的Harris-RANSAC长焦相机标定算法.首先，引入感兴趣区域将Harris角点检测的区域缩小到棋盘格区域以避免背景干扰；其次，采用随机抽样一致算法替代传统的非极大值抑制方法剔除冗余角点；最后，针对模糊棋盘格图像的特性构造新的响应函数，进行亚像素级角点定位，从而得到精确的角点坐标.结果表明，改进的Harris-RANSAC算法对模糊棋盘格图像进行角点检测时耗时短且精度较高，角点检测的反投影误差仅为0.432像素.     

双目视觉车轮姿态提取的位移检测方法

机车车轮三维场景重建需要进行多个特征点匹配,为了避免匹配中存在的运算量大及算法复杂等缺点,采用两个光轴正交的相机来采集车轮图像信息。由两相机所在坐标的对应关系恢复出车轮两个端面中心的空间坐标信息,由车轮轴线空间位置间接得到轮轨接触场景,利用当前时刻车轮中心轴线坐标与初始时刻比较,计算车轮相对轨道的横移量、垂移量、摇头角位移量。实验结果表明,该方法实现了列车轮轨位移的非接触检测,并避免复杂的车轮的三维"面"重建,检测效果准确,系统运行时间约500 ms,综合误差0.12,能够满足检测要求,该方法为后续进一步开展监测列车运行的状态以完善列车运行的安全性机理奠定了基础。     

基于Harris角点特征的贴片元件视觉定位算法

为了实现贴片机视觉系统对贴片元件的高精度定位,提出了一种基于Harris角点特征的贴片元件偏转角度与偏移量检测方法.首先对元件图像进行预处理,以改善引脚部分的图像质量,然后标记元件引脚的连通区域,判别元件引脚形状,再通过Harris角点特征提取、分类和直线拟合等得到元件的偏转角度,最后对元件图像进行旋转和放大处理,并进行基于Harris角点特征的图像配准,得到元件的偏移量.检测结果表明,文中算法能够检测贴片元件的偏转角度和偏移量,对偏转角度的检测误差小于0.1°,对偏移量的检测误差小于25μm,满足贴片机对视觉系统定位算法的精度要求.     

面向实时三维扫描的交叉激光中心自适应精确提取算法

针对激光扫描的普适性问题,提出1种基于自适应梯度阈值和Harrise角点跟踪的交叉激光中心提取方法。由梯度图像直方图自适应确定二值化阈值,以此提取激光边缘并计算激光条初始位置。结合Hessian矩阵计算初始中心的亚像素中心,提取图像中交叉激光的交叉点。利用Harrise角点跟踪算法提取实时三维扫描过程中的交叉点,并以此分割出2条激光线,完成交叉激光对应的物空间重建。实验结果证明该文算法具有较高的鲁棒性,误差小于0.05像素,经GPU加速处理,单张图像提取时间小于2 ms。     

车辙检测中大功率线激光光学系统的设计与实现

文章提出了一种利用柱透镜阵列实现强度均匀分布的大功率激光线的新方法。借助于该方法,设计并制作了一套用于高速公路路面车辙检测的大功率激光线系统。实验和分析结果表明,该系统可将连续输出功率为3W的半导体激光器的输出光束整形为均匀分布的激光线。激光线的扇出角达62°,能量利用率达80%以上,在强烈的太阳背景噪声下仍然能进行图像采集和识别工作。     

用于波纹板角焊缝跟踪的变步长角点检测算法

针对波纹板-箱梁T型接头角焊缝位置的激光双目视觉检测,提出了一种变步长角点检测算法,即先建立波纹板角焊缝位置的双目视觉测量模型,根据激光条纹投射在角焊缝上的成像特征进行图像预处理,然后设计变步长搜索算法先找到激光条纹上的近角点,于近角点两侧选取激光条纹上的像素点构造两条直线,由直线的交点来确定角点.试验结果表明,用该方法测量角焊缝位置坐标,可靠性高,测量误差范围在0.1mm以内,角焊缝轨迹三维重建误差在1mm以内,测量精度优于传统算法.     

CCD图像传感器微小位移实验的误差分析

在CCD图像传感器测量微小位移实验中,由于实验仪器的设计缺陷,使仪器不能准确的测量入射光与反射光之间的夹角,为实验带来了一定误差,且此误差与位移、透镜中轴线与入射光线夹角有关。该文通过数学推导以及实验验证,研究了误差与位移、夹角之间的关系以及此误差对实验结果的影响程度。并利用MATLAB软件绘制了在夹角10°—90°,位移较小的情况下,误差与夹角、位移的三维图型,给出几个常用角度下因光屏与激光器之间距离的变化而导致的误差。     

地震引起的货物列车脱轨全过程计算

为确保地震作用下货物列车在脱轨瞬间及时停车,建立地震作用下列车-轨道系统空间振动计算模型,并提出地震作用下列车脱轨全过程计算方法;以9~10级地震烈度下的强震为研究对象,分别计算货物列车以不同车速在直线和曲线线路上的脱轨全过程,分析轮轨几何接触状态及其相对位置.结果表明:地震烈度及车速对转向架与钢轨横向相对位移影响明显,而对转向架摇头角影响较小;曲线轨道对转向架与钢轨横向相对位移、转向架摇头角影响均较大;转向架与钢轨横向相对位移及转向架摇头角最大值分别为155 mm和4.6°.这些数据可为列车脱轨检测装置的研发提供参考.     

简易偏振成像系统及应用

由偏振图像获取的偏振信息可用于图像增强与场景检测,近年来受到科研界与工业界的广泛关注.传统的偏振图像捕捉方法主要是通过旋转彩色相机前摆放的偏振片来采集多个偏振角度的图像或者使用偏振相机捕捉图像.前者只适合采集静态场景且手动换偏振片时容易造成相机镜头的抖动而无法对齐各个偏振角的图像,后者,即特制的偏振相机,由于制作工艺复杂,因此价格高昂.偏振图像采集设备制约了该领域的研究与发展.基于上述原因,搭建了由4个普通彩色相机组成的廉价偏振相机系统,该系统在4个相机前分别前置4个偏振角度的偏振片,即0°、45°、90°、135°,并固定在特制的相机架上,用以保证系统中相机之间的相对位置不变.四相机组成同步电路连接到电脑,利用软件控制同步采集场景偏振图像,减少人工触碰相机引起的误差.为了对齐不同偏振角度的图像获取场景偏振信息,采用多分辨率变分光流方法,利用梯度恒常模型对光照不敏感的特性,计算视图间的密集流场,利用斯托克斯矢量求解场景图像的偏振信息,最后,为了测量提出系统的性能,给出了该偏振系统的一种应用——低曝光图像增强,与传统彩色图像增强相比,在场景极暗处,偏振图像可以区分物体与背景,恢复图像细节,取得了更好的恢复效果.     

基于MATLAB的DIC方法位移测量教学实验研究

针对数字图像相关方法 (DIC),教学实验的图像实时采集及数据自动处理的测量需求,在DIC方法基本原理基础上,使用MATLAB编译可独立执行的单目相机位移测量软件。该软件操作界面简单,具有图像采集、相机标定、位移计算和变形曲线显示等功能。通过DIC实验装置进行位移测量实验,结果表明DIC方法与位移计吻合较好,充分验证编译的DIC位移测量软件的可靠性和有效性,可以很好满足DIC方法教学实验自动测量的需求。     

基于MHD角速度传感器的面阵相机模糊图像复原

在轨卫星平台上普遍存在着宽频带、低幅值的微角振动，随着对航天相机探测能力和遥感图像空间分辨率要求的不断提高，微角振动对星载光学系统成像质量的影响更加突出．针对高频微角振动造成的图像模糊问题，提出使用磁流体动力学(magnetohydrodynamics,MHD)角速度传感器测量面阵相机受到的微角振动，并根据面阵相机角运动信息构建点扩散函数，进一步采用基于全变差正则化的图像复原算法实现图像复原，从而提高图像质量．首先，在分析航天相机受到微角振动干扰产生像移原因的基础上，建立像移模型，并根据像点在焦平面上的移动轨迹构建点扩散函数．其次，搭建实验系统模拟航天相机在微角振动环境下的成像过程，在垂直于光轴的方向上施加单频正弦角振动干扰，并使用MHD角速度传感器进行探测．最后，利用基于全变差正则化的图像复原优化算法对模糊图像进行复原，并基于图像的调制传递函数对复原图像质量进行评价．实验结果表明：当微角振动频率在20～300 Hz内，且产生的像移在13个像元以下时，复原图像的调制传递函数积分面积可达到静态图像积分面积的90%以上，图像细节清晰，对比度得到明显提升．对同一频点进行多次重复实验，结果表明...     

皮肤位移对人手运动图像三维检测精度的影响

为研究皮肤位移对人手运动三维图像检测精度的影响 ,对食指 -拇指对捏运动过程进行了测试、分析。并在此基础上 ,利用人手运动三维图像实时检测装置 ,进行了标定实验 ,取得了较为理想的测量效果。分析表明 :1)在进行手指一般运动分析时 ,如果在手指上选择优化的标志点粘贴位置 ,标志点族的面积和长度相对变化量小于 5 % ,皮肤位移产生的影响基本可以忽略不计 ;2 )皮肤位移对各指节测量精度影响有所不同 ,远侧指节误差较小 ,近侧指节产生的误差较大 ;3)当对捏指的屈曲角度增大 ,对捏运动周期百分比达 6 0 %时 ,皮肤位移对检测精度的影响快速增大。     

双目视觉法测量接触线几何参数的图像处理方法研究

给出一种通过图像处理实现接触线几何参数测量的双目视觉方法。该方法无需激光辅助照明指引,通过对双目视觉系统中两相机采集的图像进行区域框选和平滑去噪,有效减小图像噪声和视场中承力索的干扰;利用亚像素边缘检测和最小二乘法对接触线的图像边缘进行直线拟合,提高了被测点在两相机中成像点位置的计算精度,从而提高了接触线几何参数的测量精度。测量实验表明,导高和拉出值的测量精度分别达到±4mm和±2mm,为接触线几何参数的快速高精度测量提供了一种切实可行的方案。     

基于机器视觉的柔性机械臂振动位移测量

 针对传统的振动位移测量方法中,间接测量法误差较大、准确度较低,而直接测量法虽能达到精度,但成本较高、实用性较差的问题,提出一种基于机器视觉的振动位移测量方法。选取电机驱动运动的柔性机械臂作为测量对象,通过CCD相机采集机械臂末端标记点运动图像,再经过阈值分割、质心检测等视觉处理,得到机械臂振动位移信息。通过搭建实验平台对该方法进行实验验证,并与压电材料测量法及仿真法得到的振动位移进行对比,结果表明,基于机器视觉的振动位移测量方法能够在不接触工况下,对柔性机械臂进行准确、实时的振动位移测量,相比于压电材料测量法,避免了公式误差等影响,具有明显的优越性。     

基于双目立体视觉的海浪波面三维重建技术

为了提高海面特征点检测的准确度和三维重建的精度,在基于传统的Harris算法的基础上,提出1种基于高斯金字塔图像的改进Harris特征点检测算法.利用搭建的双目相机平台,对海浪图像进行采集并完成相机的标定过程,然后根据改进的角点提取算法对图像的角点进行检测,利用尺度不变特征变换(scale-invariant feature transform,SIFT)算法对海浪图像特征点进行立体匹配得出视差图,最后根据三角测量原理获取图像的深度信息,实现海浪波面的三维信息重建.实验结果证明,在针对海浪图像时,该方法具有更高的精度和准确度.