一、PSD在三维测量中的应用研究（论文文献综述）
刘力[1]（2021）在《精密转台多自由度运动误差测量系统研究应用》文中指出回转运动作为机械运动中的最基本的运动之一,其被广泛的应用在工业机器人、精密机床、激光跟踪仪、坐标测量机等。但是由于装配、制造、设计等诸多因素的存在,导致转台回转轴在运动过程中始终固有的存在着位置相关几何误差以及位置无关几何误差。误差防止法和误差补偿法是提高精密加工或测量仪器回转精度最常用的方法,相比于误差防止法,误差补偿法不需要提高零部件的制造、装配精度,通过相关理论分析建立相关的数学模型补偿误差,进一步的提升仪器的加工测量精度。所以本文着重研究转台的几何运动误差测量以及分离工作,提出转台运动误差的在线与离线测量方法,建立几何运动误差的分离补偿模型并进行测量比对验证。本文提出一种精密转台的五自由度几何运动误差的激光测量系统。基于齐次坐标变换的误差分离模型,分析参考轴与回转轴未对准的位置无关几何误差、测量仪器的安装误差、以及回转轴固有的多自由位置相关几何误差之间的几何关系。对测量的误差运动进行最小二乘圆（LSC）分析,分离出测量仪器的安装误差,同时解耦出精密转台的五自由度位置相关几何误差以及回转轴线未对准的位置无关几何误差。最后对精密转台分别进行顺时针（CW）以及逆时针（CCW）多次重复测试,并与光电自准直仪测量结果进行比对,成功验证了转台多自由度运动误差测量系统的可行性以及有效性。目前,包括上述本文提出的方法在内,转台的多自由度几何运动误差辨识大多均属于离线准静态测量。然而在实际运动过程中,回转工作台不可避免的存在着负载,由于负载的实时变化,其回转运动的多自由度的几何运动误差与离线准静态测量的误差模型不一致,导致离线准静态测量的运动误差在在线运动中补偿效果不理想。因此,本文提出一种双光栅编码器的精密转台几何误差多自由度在线测量系统,该双光栅编码器可以内嵌到精密转台回转主轴上,通过快速运动速傅里叶变换（FFT）分析回转轴的几何运动误差,成功分离出精密转台的多自由度的位置相关几何误差以及位置无关几何误差,最后通过与电感测微仪测量的工件圆度误差进行比对,验证转台多自由度运动误差在线测量系统的可行性以及有效性。最后,基于上述内嵌式双光栅的多自由度实时在线测量系统,成功设计一台具有在线自标定几何运动误差功能的精密回转运动台,其径向运动误差为±1.5μm,倾斜运动误差为±2",通过对自标定转台进行静力学分析以及模态分析,自标定转台各项性能指标符合设计需求。
包俊[2]（2020）在《钛合金板材电涡流无损检测与定量化评估研究》文中研究指明钛合金是一种新兴的结构材料,因其优越的综合性能而被广泛应用于各行各业。在各类钛合金加工材中,板材的应用最为广泛,产量也最高,近年来占到总产量的50%以上。钛合金板材在轧制过程中难免会产生一些质量问题,例如厚度不均匀、同板差超差,以及表面质量不佳,出现裂纹、麻坑等缺陷。电涡流检测是一种基于电磁感应的无损检测技术,被广泛应用于金属材料的无损检测与评估中,相比其他无损检测技术,具备高效、低成本、无污染等优势。而使用电涡流检测技术对钛合金板材进行无损检测时,仍面临着检测信号易受噪声干扰、厚度测量反演繁琐,以及缺陷的分类识别、定量化评估精度不足等问题。本文在讨论了钛合金板材轧制过程中可能出现的质量问题后,结合国内外研究现状,开展了钛合金板材电涡流无损检测与定量化评估研究,主要的研究工作如下:（1）针对钛合金板材缺陷电涡流检测图像的降噪预处理问题,研究了一种主元分析（Principal Component Analysis,PCA）联合局部线性嵌入（Locally Linear Embedding,LLE）的降噪方法。利用PCA方法对电涡流检测图像进行初步的处理,去除较大噪声。然后,使用LLE算法在像素点的可变邻域内自动搜索最近邻数据,并采用近邻数据的局部最优线性组合替代像素,在进一步精细降噪的同时,可保持图像局部几何结构。实验表明,在输入信噪比为15d B～30d B的条件下,输出信噪比可达26.80～39.89d B,电涡流检测图像信噪比平均提高11.16d B,证实了该方法对钛合金板材缺陷电涡流检测图像降噪预处理的有效性。（2）针对传统电涡流测厚方法难以直接通过检测信号反演板材厚度的问题,提出了一种钛合金板材电涡流解析模型与改进的厚度测量方法。结合钛合金板材低电导率、非铁磁的电磁特性,在特定测量条件下建立了一种新的解析模型,用于描述电涡流探头差分电压实部与钛合金板材厚度的关系。最后基于改进的解析模型提出一种快速、准确的钛合金板材电涡流测厚方法。该方法可直接根据标定信号计算钛合金板材的测量厚度,不需要通过预先获得的实验记录进行对比,也不需要预先求解复杂的正演模型。实验结果表明,6mm厚度范围内冷轧薄钛板的厚度测量误差不超过±0.14mm,远小于现行钛工业标准规定的±0.35mm。（3）针对传统机器学习方法难以在不同工况下对质量各异、高维非线性的钛合金板缺陷电涡流检测图像信息进行准确、有效分类的问题,提出了一种栈式稀疏降噪自编码（Stacked Sparse Denoising Autoencoder,SSDAE）深度神经网络的钛合金板材缺陷电涡流检测图像分类方法。该方法将稀疏性限制引入降噪自编码器（Denoising Auto Encoder,DAE）,并在此基础上将多个DAE进行栈式组合构建深度神经网络。训练后的网络模型在不同工况下均能有效地对钛合金板缺陷进行分类识别,有较好的鲁棒性。实验结果表明,在输入信噪比大于26d B时,该方法的分类准确率高于97%;当输入信噪比逐渐下降时,分类准确率也能保持较高水平,在环境复杂的钛合金板生产线上,具有抗干扰、性能稳定等优势。（4）针对钛合金板材缺陷定量化评估中,电涡流检测图像难以人工设计特征,使用常规的回归方法需要设计复杂目标函数等问题,研究了一种基于深度置信网络（Deep Belief Network,DBN）和最小二乘支持向量机（Least Squares Support Vector Machine,LSSVM）的钛合金板缺陷缺陷定量化评估方法。在正确缺陷分类的基础之上,利用DBN从钛合金板材缺陷的电涡流检测图像中提取有效特征,并采用LSSVM算法建立钛合金板缺陷参数的多目标回归模型,实现对钛合金板材缺陷的定量化评估。实验结果表明,缺陷评估的相对误差和重复性标准差分别小于4.1%和0.12mm,与其他常规方法相比,该方法具有更高的准确性和可重复性。（5）完成了钛合金板材电涡流无损检测系统的设计和开发。对系统需求进行了综合的分析,设计了检测系统的总体架构,并模块化实现了检测系统的软硬件功能。最后将前述研究的厚度测量模型、分类识别和定量化评估智能算法在系统中进行了集成。钛合金板材缺陷电涡流检测、分类识别和定量化评估应用实例证实了所开发系统的有效性和实用性。
毕善勇[3]（2020）在《基于激光跟踪仪的目标运动轨迹测量方法研究》文中进行了进一步梳理目标运动轨迹测量,在大尺寸工业装备制造及空间构件形位检测领域较为常见。由于需要在目标运动状态下实现精密测量,本质上属于动态测量的范畴,相关的测量解决方案尚不多见。而近年来,随着激光跟踪测量技术的发展及应用,因其测量精度高、动态跟踪性能好、设站灵活等技术优势,已成为解决动态测量难题的重要手段。本文以LeicaAT930激光跟踪仪动态测量技术为背景,开展了轨迹方程求解、轨迹参数解析计算、坐标序列表达、轨迹拟合以及轨迹点跳变分析等方面的研究工作,得到了以下结论:（1）以经典平面直线、空间直线、平面圆周、空间圆周运动为例,分析了运动轨迹方程及其求解方法。在二维、三维空间内,定义了矢量位移量、轴向夹角、面向倾角等轨迹参数,推导了其求解算式。在MATLAB环境下,编程实现了轨迹参数的自动求取。（2）以动态轨迹测量为例,介绍了激光跟踪仪测取坐标序列的主要方法与步骤。分析了轨迹测量的坐标序列表达方法,在MATLAB、SA等软件环境下,分析了坐标序列的表现形式及优缺点,定义了坐标序列在不同软件下的数据格式。（3）开展了激光跟踪仪合作目标的测量有效性测试。以RRR型球形棱镜（Art.No:20586）为测试对象,系统地测试了三维坐标测量的内符合精度,以及激光入射角度、视距等因素对测量精度的影响规律等。测试结果表明,在20m测量范围内,内符合精度在±0.014mm以内;当测程超过20m,内符合精度衰减严重。随入射角度的增大,点位内符合精度逐渐降低,入射角度在（-15°,+15°）区间内时精度稳定,在20m测量视距内测量精度稳定在0.001mm之内。（4）对经典平面直线、空间直线、平面圆周、空间圆周轨迹运动进行轨迹点跳变分析。分别解析了轨迹点跳变的跳变原理、计算方法等问题。运用运动最小二乘原理对轨迹拟合质量做出评判。（5）将激光跟踪仪动态轨迹测量技术应用于某煤矿提升机姿态检测工程。在提升机所在绞车房内,通过两次安置激光跟踪仪,以公共点连接,构建全局测量空间。跟踪测量提升机外侧面球形棱镜的圆周运行轨迹,运用轨迹坐标序列构建轨迹方程,进行轨迹拟合与轨迹质量评判。通过拟合求得提升机主轴轴心坐标,进而分析主轴倾斜率、两侧高差、主轴方位等参数,验证了激光跟踪仪动态轨迹测量应用于检测中的可行性。
白志霖[4]（2020）在《基于结构表面特征的无靶标立体视觉三维变形测量方法》文中研究表明在民用基础设施的检测中,视觉测量作为无损检测方法之一,相较于传统的接触式测量方法具有很多优点,但发展较为成熟的视觉方法大多需要依靠人造靶标,仍然具有局限性。提取结构表面信息,并依靠这些信息进行视觉测量是一种更具实用性的思路。为解决布置人造靶标在实际应用存在不便的问题,本文提出了基于结构表面特征的视觉测量方法。针对特征提取,图像匹配及三维重建算法等进行研究,主要研究内容包括以下三个部分:（1）提出基于结构表面点特征的立体视觉三维变形测量方法,将尺度不变特征变换算法应用到视觉测量中。对图像序列进行预处理,提取结构表面特征点,去除干扰点,建立参考特征点库和匹配特征点集,匹配各特征点,获得结构表面三维位移场;匹配特征点集的形心点,获得结构表面三维点位移;结合有限元理论,将提取到的特征点划分为三角网、根据几何关系得到结构表面二维变形信息,提出二维位移场测量方法、二维应变场测量方法。完成仿真刚体平移试验、板材拉伸变形对比试验和三维移动平台测量试验,结果表明提出方法具有稳定性。（2）提出基于结构表面灰度特征的立体视觉测量方法,包括基于结构表面强对比度和弱对比度特征方法。在结构表面无明显特征点时,依靠结构表面的对比度信息进行变形分析。结构表面对比度强则可以提取出方向信息,将方向码算法应用到视觉测量中,建立方向码直方图和方向码图并匹配,提出基于强对比度的测量方法;结构表面对比度弱时,则需要对原始图像进行对比度增强处理,建立代表值直方图和二进制图并匹配,由此提出基于弱对比度的测量方法。完成仿真刚体平移测量试验和三维移动平台测量试验,结果表明提出方法达到亚像素的测量精度。（3）结合本文方法,开发了结构三维变形测量软件。为验证本文方法在工程实际中更具实用性,设计并完成了三层框架模型振动台试验,采用基于表面点特征和对比度的方法进行测量,试验结果表明,提出方法在时域和频域都有杰出的表现,与传统方法的测量结果吻合较好;完成了T型墙结构地震台测量试验,使用基于弱对比度的方法对结构进行测量,与传统方法进行结果对比,可以给出多个测点的位移变形信息,并得到结构动力参数。
熊亚凡[5]（2020）在《基于结构直线特征标定的立体视觉测量方法》文中研究表明便捷有效地完成相机的标定是精确高效地进行视觉测量的基础。传统标定方法使用预制标定参考物进行标定,需要使标定参考物分布在整个视场。当视场较大时,传统标定方法使用困难,视觉测量方法的应用受到限制。为了解决传统标定方法在大视场条件下应用受到限制的问题,提出了基于结构直线特征的相机标定算法,并针对立体视觉测量精度,在立体视觉系统基线距选择和空间点的三维重建方面展开研究,主要研究内容包括以下三个部分:（1）提出了基于结构直线特征的相机标定方法。在本文的标定方法中,首先利用直线的投影不变性,构造优化函数,求解相机的畸变系数。再使用本文提出的消隐点拟合方法求消隐点坐标,利用消隐点坐标构造约束方程求解相机的内参数矩阵。进行对比试验,将标定结果与张正友标定法对比,结果表明本文算法有较高的精度。（2）本文分析讨论了相机光轴倾角对圆靶标图像中心定位的精度的影响,引入精度系数以描述光轴倾角对像点定位精度的影响。进行椭圆中心定位精度仿真试验与椭圆中心定位精度双轴位移试验,验证精度系数公式的适用性。试验结果表明精度系数公式能反应像点定位精度的变化趋势。考虑相机光轴角度变化对像点定位精度的影响,讨论立体视觉系统的基线距与测量精度间的关系。认为基线距与待测物体到基线距离的比值应该处于0.6～1.3之间。提出了基于最大似然估计的空间点三维重建方法,给出一种直接求解空间点三维坐标的方法。进行三维重建方法的精度对比试验,结果表明本文提出的三维重建方法有较好的精度与稳定性。（3）完成砌体结构房屋地震模拟振动台试验,试验结果表明,立体视觉测量方法得到的位移与LVDT位移计的结果相一致,立体视觉测量方法得到加速度功率谱的一阶主频与加速度计的结果几乎相同,验证了本文提出的基于最大似然估计三维重建方法的准确性。使用正交消隐点建立结构参考面求解相机外参数方法完成T型砌块整浇墙低周反复加载试验,试验结果表明,基于消隐点建立参考平面方法与张正友标定法建立参考平面方法得到的结果误差基本一致,证明基于消隐点的建立参考平面方法的有效性。
李正汉[6]（2020）在《基于运动估计的自适应光学系统预测校正与图像配准技术研究》文中研究表明自适应光学（Adaptive Optics,AO）系统利用波前传感器测量波前畸变,通过控制器计算控制信号,波前校正器根据控制信号产生校正面形对波前畸变进行补偿。自适应光学技术在天文成像,眼科成像等领域均获得了广泛的应用。天文成像AO系统中,在大气冻结湍流假设下,大气冻结湍流在大气横向风驱动下运动。系统中的时间延迟导致波前校正器生成的校正面形与实际的被校正畸变存在时域的不匹配,造成校正滞后误差。视网膜成像AO系统成像期间,眼球并不能被完全固定,成像期间的下意识眼球运动将导致成像结果间的相对运动变形以及成像结果中的运动伪影。本文将围绕基于运动估计的自适应光学系统的预测控制和图像配准技术展开。针对天文成像AO系统中的校正滞后误差,提出了大气横向风估计预测控制技术。针对视网膜自适应光学相干层析（Adaptive Optics Optical Coherence Tomography,AO-OCT）系统中的下意识眼球运动伪影,提出了AO-OCT视网膜图像运动伪影校正技术。主要研究内容分为五个部分:第一部分,设计了Shack-Hartmann波前传感器（Shack-Hartmann Wavefront Sensor,SHWFS）测量复原波面的大气横向风估计算法。分析了大气横向风估计偏差与波面复原阶数之间的关系,得到了最佳的复原阶数范围。提出了两种大气横向风估计算法:块匹配算法和光流法。从大气横向风估计偏差和方差的角度比较了两种方法。两种方法的风速估计百分比误差均保持在30%以内,风向的估计误差均保持在6°以内。两种方法的大气横向风估计方差都随着斜率测量噪声方差的增大而增大,性能接近。光流法具有更小的估计偏差优于块匹配算法。利用旋转相位屏大气湍流模拟装置对SHWFS斜率测量复原波面的横向风估计方法进行了验证,结果表明两种大气横向风速度下估计的百分比误差均在10%以内。第二部分,设计了SHWFS斜率测量的大气横向风估计算法。利用克拉美罗下界（Cramer-Rao Lower Bound,CRLB）分析了从SHWFS斜率测量进行大气横向风估计的基本性能极限。分析了大气横向风估计的Fisher信息,发现当大气湍流相干长度不小于3/4个SHWFS子孔径尺寸时,无偏CRLB与大气湍流相干长度成负相关。无偏CRLB与斜率测量噪声的标准差成正比。然后分析了基于梯度的大气横向风估计的偏差,确定性偏差来源于线性近似的余项忽略和梯度近似误差。最后得出了基于梯度的大气横向风估计的有偏CRLB,该性能边界可以更准确地预测估计的性能。利用旋转相位屏大气湍流模拟装置对SHWFS斜率测量的横向风估计方法进行了验证,结果表明两种大气横向风速度下估计的百分比误差均在15%以内。第三部分,设计了大气横向风估计预测控制算法用于校正AO系统校正滞后误差。该方法包括大气横向风估计和预测校正两部分。大气横向风估计从SHWFS的斜率测量中得到。波前预测利用估计得到的大气湍流横向风参数在傅里叶域实现。对预测方法的SHWFS边缘子孔径误差进行了分析和处理。横向风参数已知的条件下,预测校正几乎能完全补偿滞后误差导致的性能损失。分析了预测校正技术对大气横向风估计误差的鲁棒性,获得了对风速和风向估计误差的理论容忍范围。在大气横向风估计的风速和风向误差同时存在时,预测校正能在较大的横向风估计误差范围内提升AO系统校正能力。分析了不同大气湍流条件下,大气横向风估计预测控制的校正性能。第四部分,介绍了AO-OCT视网膜图像的三维配准技术。AO-OCT系统成像期间的下意识眼球运动造成成像结果间的相对变形与运动。AO-OCT视网膜图像的三维配准算法主要包括预配准和精配准两个部分。预配准通过采样和相位相关计算,缩小了精配准的搜索空间,提高了匹配效率。精配准基于预配准的结果,在子三维图像内进行匹配计算,提高了计算速度和配准精度。对精配准结果的异常值滤除和插值计算,进一步减少了错误匹配。实验的AO-OCT视网膜图像配准结果表明,配准后图像相较于未配准图像的锐度比和结构相似度（Structural Similarity Index,SSIM）均有显着提高。第五部分,设计了AO-OCT视网膜图像的运动伪影校正算法。利用AO-OCT三维配准算法对下意识眼球运动量进行测量,然后对三维图像内眼球运动变形进行估计,最后实现AO-OCT视网膜图像运动伪影的校正。介绍了三种方法来测量AO-OCT图像的眼球运动伪影和评估校正效果。经过横向运动伪影校正后,enface投影的视锥细胞图像的变形得到校正,视锥细胞图像样条的变形降低。经过axial方向的运动伪影校正后,视网膜层的边界更加平滑,视网膜锥体外节齿顶线（Cone Outer Segment Tips,COST）分割深度的标准差得到了降低。图像经过三个维度的运动伪影校正,在axial方向,line方向和scan方向的功率谱密度中均观察到在三维图像采样频率以及谐波频率处峰值的降低。本文围绕基于运动估计的AO系统的预测控制和图像配准技术展开。主要解决了天文成像AO系统中的校正滞后误差和视网膜成像AO-OCT系统中的眼球运动伪影问题。本文的工作仍然需要完善,例如进行实际大气湍流的横向风测量实验和预测校正实验。
汤亮[7]（2020）在《激光追踪测量光学系统关键技术研究》文中研究表明随着高精密测量技术在高端制造业的迅速发展,对测量速度、测量精度、测量范围等要求日益增长。激光追踪测量技术作为高精密测量装备的关键技术,在超精密测量中发挥着越来越重要的作用。课题“激光追踪测量光学系统关键技术研究”的目的是基于激光跟踪测量系统的测量原理,研究一种高精度的激光追踪测量技术,实现对空间目标点的高精度、快速跟踪测量,为我国激光追踪测量仪器的创新与自主研发提供技术储备。本文首先基于激光干涉的测量原理,分析了激光追踪测量系统的测量机理。建立了激光追踪测量光学系统条纹对比度的综合模型,提出了一种激光追踪测量光学系统光学元件性能非理想及放置误差对条纹对比度影响的分析方法,建立了基于ZEMAX的仿真模型,并进行仿真实验验证。对激光追踪测量系统的精度提升、可靠性评估、光学系统设计和光学元件的选择具有重要的理论指导意义。为了提高激光追踪测量系统的测量精度,提出了一种入射光偏离猫眼中心导致的系统误差对激光追踪系统测量精度影响的分析方法,建立了激光追踪测量系统入射光偏离猫眼中心的测量误差模型。利用干涉信号强度的相对误差补偿因入射光偏离猫眼中心产生的系统误差,有效地提高激光追踪测量系统的测量精度。为实现空间目标点的精密追踪测量,提出了一种位置敏感探测器（PSD）性能对激光追踪测量跟踪性能影响的分析方法,基于位置敏感探测器的测量原理,建立了激光追踪系统中位置敏感探测器的测量模型。在Matlab仿真环境下搭建了激光追踪测量精密伺服控制系统仿真模型,同时进行实验研究,分析了位置敏感探测器的位移电压转换系数对激光追踪测量系统的跟踪性能的影响规律,从而提高了追踪测量系统对动态目标的追踪速度和追踪精度,为有针对性地提高激光追踪测量系统的跟踪性能奠定了理论基础。最后,本文对课题研究的激光追踪测量光学系统关键技术研究进行了模拟仿真和实验验证,主要包括:（1）基于激光追踪测量光学系统条纹对比度的综合模型,搭建了基于ZEMAX的仿真模型,得到了光学元件性能非理想及其放置误差对干涉条纹对比度的影响规律,并搭建了激光追踪测量系统实验装置,得到了四路相位互差90°的干涉信号,证明了搭建的光学系统的可靠性,及所提出的激光追踪测量光学系统条纹对比度模型的正确性;（2）实验验证了入射光偏离猫眼中心对激光追踪系统测量精度的影响,实验结果表明,入射光束偏离猫眼中心距离达到-50μm时,由于入射光偏离猫眼中心导致的系统误差为3.5867±0.0260μm;当入射光束偏离猫眼中心距离达到50μm时,由于入射光偏离猫眼中心导致的系统误差为3.5939±0.0189μm。实验验证了提出方法的正确性;（3）在Matlab/Simulink仿真环境下搭建了激光追踪测量精密伺服控制系统仿真模型,仿真分析了位置敏感探测器的位移电压转换系数对激光追踪测量系统的跟踪性能的影响。仿真结果表明,当位移电压转换系数αp为1000时,PSD的响应时间短,激光追踪测量系统动态响应曲线的超调量低,稳定时间短,系统响应的动态超调误差小。同时进行实验分析,实验结果表明,位移电压转换系数αp越大,PSD光电转换电路输出电压值的误差越大,对激光追踪测量系统跟踪性能影响越大。且当αp=1000时,PSD光电转换电路输出电压值的误差低,稳定时间短。实验验证了本文研制的激光追踪测量系统的科学性和有效性。（4）对激光追踪测量光学系统的各项误差因素对系统测量不确定度的影响进行了分析,给出了激光追踪测量光学系统的测量不确定度。
魏琦[8]（2020）在《基于PSD与视觉的六自由度位姿检测技术研究》文中认为大口径天文望远镜主副镜之间的相对位置对望远镜的最终成像质量有着重要影响。由于主镜结构相对复杂庞大,其位置调整较为困难,因此一般均在副镜处实施六自由度位姿调整,从而修正和维持主副镜之间的相对位置。研究副镜的六自由度位姿检测方法,对于改善望远镜的成像质量有着重要意义。本文针对太赫兹天文望远镜副镜主动调整用并联机构的微米级高精度及亚毫米级小行程的特点,结合实际应用中远距离（米级）、非接触的精密测量需求,提出了一种基于二维位置敏感探测器（Position Sensitive Detector-PSD）与基于二维最大长度序列（Maximum Length Sequence–MLS）视觉编码的六自由度微小位姿检测方法。以现有的3SPS+3（SP-U）型六自由度微动并联机构模拟望远镜的副镜调整机构,系统地开展了基于PSD与MLS视觉靶标的六自由度微小位姿检测技术研究。本文的主要工作如下:（1）介绍了3SPS+3（SP-U）型六自由度并联机构及其位姿坐标系定义。在此机构上构建了基于两组二维PSD和一组二维视觉靶标的六自由度位姿检测系统,详细介绍了本文提出的六自由度微小位姿的检测原理,并确定了PSD的技术指标及选型。（2）开展了二维PSD的误差标定实验。首先设计了基于Keyence H050激光位移传感器的PSD误差标定实验方案,然后采用十折交叉验证进行模型评估,并采用多项式拟合以及BP神经网络训练的方法进行非线性误差分析。标定后的PSD在5?5mm范围内测量误差为,X向:1.17 RMS,Y向:3.55 RMS。（3）介绍了基于MLS的二维绝对位置精密视觉检测系统原理。首先设计了二维靶标,构建了视觉检测系统。然后,同样基于Keyence激光位移传感器开展了二维正交方向上位移视觉检测的标定及误差分析。实验结果表明,由镜头失焦、照明不均匀、靶标偏转以及镜头倾斜等因素可能导致的综合误差不大于1.5 RMS。（4）依据本文提出的六自由度微小位姿检测方法构建了实验系统。将分别标定后的PSD二维位移检测系统与MLS二维位移视觉检测系统应用于3SPS+3（SP-U）型六自由度微动并联机构,采用两组PSD系统及一组视觉靶标定位,可实现六个自由度的解算,并考虑最大程度减少自由度间的耦合情况。采用了Keyence激光位移传感器和Lippmann HRTM倾角仪开展了六自由度的检测对比实验。实验结果表明,在?2 mm范围内测量到平动位移误差不大于3.92?m RMS,?300″范围内测量到转动位移误差为2.08″RMS。实验结果分析表明,本文提出的基于二维PSD与视觉检测方法可实现六自由度位移的精密测量,基本达到所需测量范围和精度,可有望用于太赫兹天文望远镜副镜位姿的检测,并可为?m?m?m其它精密多自由度机构的非接触高精度姿态检测提供参考与借鉴。
张帆[9]（2020）在《信标光动态基坐标传递及链路解耦研究》文中研究指明现如今,光通信技术已经随着计算机和光电子技术成为改变人类科学认知的一门新兴科学。信标光研究已经广泛涉及于各个领域,是当前光通信技术信息获取的重要途径之一,对信标光技术的理论和应用研究也具有越发深远的意义。本论文首先介绍了信标光动态传递的设计方案以及分析通信链路子系统的相关参数,将目标跟踪技术与信标光多姿态获取技术相结合,从而获取空间信标姿态信息。利用二维光电位置传感器（Position Sensitive Detector,PSD）,以正交信标光为载体对信标光所携带的三维姿态进行测量,得到相关的方位、翻转角度以及俯仰等信息。根据点光源以及入射光斑对二维PSD电极电流位置输出以及电势场进行仿真处理,论文的主要工作有:（1）对光的捕获、跟踪、以及瞄准（ATP）系统结构以及动态传递方案、通信模式进行详细分析。根据相关理论推导以及跟踪系统设计,在一定的发射光功率条件下,实验得出ATP跟踪的准确度与通信性能之间的紧密性,实用价值较强。（2）在对信标光的基坐标传递机理深入分析后,基于2D PSD位置传感器的横向光电效应,对其在三维姿态测量中的应用进行理论推导以及模型的仿真。从仿真结果的电势场梯度方向分布可以看出,二维位置传感器检测的为光斑的质心。在强度质心相同时,如果光斑直径大小改变,2D PSD在测量区域范围内不会受到影响。（3）提出并设计了一种集空间目标亮度、光谱和偏振探测功能于一体的共光路多参数解耦测量系统,利用此系统对信标光动态传递过程进行多参数特征同时提取,为空间目标识别提供多维度的信息来源,解决了空间探测中多参数提取困难、提取效率低、识别错误率高的问题。（4）基于Lab VIEW设计了上位机软件,并进行了实时在线检测,模拟跟瞄系统。分析传感器的性能指标,模拟信标光进行光路实验以及三维姿态解耦实验,实验测得在工作区域内,2D PSD位移分辨精度达到2?m;在0～90°之间,偏振基矢角在一个周期内改变四次,偏振角度的测量精度低于3°。当偏振方位角在45°左右时,偏振测量的角度测量精度优于0.1°,测量精度达到要求,验证了测量方案的可行性。
张号[10]（2019）在《多功能扫描开尔文探针测量方法研究》文中研究表明扫描开尔文探针技术（Scanning Kelvin probe force microscopy,S-KPFM）能够实现表面电势的纳米级分辨率成像,是材料表面电学特性研究的重要手段之一。微纳界面和结构更加精细和复杂的发展趋势,对S-KPFM提出了更高的要求。目前,S-KPFM测量参数单一、分辨率有限,并且很难实现三维结构的表面电势测量。针对以上不足,本文从S-KPFM的模型和理论仿真分析入手,深入开展了开环测量方法、新型开尔文探针设计与制备、多参数同步测量方法,以及深沟槽和回转体结构的三维测量方法的研究,弥补了现有S-KPFM的不足,将拓展该测量技术在表/界面研究中的应用。研究了基于双频激励调制的开环开尔文探针测量方法（Dual-frequency modulation open-loop KPFM,DFOL-KPFM）。该方法通过叠加一个低频正弦电激励来调制探针二阶模态的振幅,然后采用所建立的求解模型,计算出样品的表面电势。原位表征实验结果表明所提出的DFOL-KPFM与传统闭环KPFM的性能相当。另外,验证了所提出方法可实现导体、半导体和绝缘体材料的表面电势高精度测量。分析了悬臂梁均化效应在表面电势测量中的影响因素,研究了抑制均化效应的T状悬臂梁开尔文探针测量方法,并制备了T状悬臂梁探针。仿真分析结果表明,由于T状悬臂梁探针的结构对称性,采用其扭转信号为表面电势测量反馈信号,可有效抑制振幅调制（Amplitude modulation,AM）模式下悬臂的均化效应。同时,探针法向弯曲与扭转变形正交降低了测量信号的串扰,有效提高了AM-KPFM的能量分辨率。与传统方法的对比实验结果验证了所提出方法抑制悬臂均化效应的能力。开展了峰值力调制的多参数开尔文探针测量方法（Multiparametric KPFM,MP-KPFM）的研究。在测量过程中探针与样品周期性接触与分离:探针与样品接触时,测量形貌与纳米力学特性;探针抬起时,测量粘附力与表面电势。实验结果表明MP-KPFM与传统AM-KPFM表面电势测量性能相当。另外,设计并制备了由高阻尼聚合物悬臂和硅针尖组成的复合探针,满足了高机械带宽、多参数测量的需求。与传统硅探针相比,复合探针的机械带宽提高了4倍。开展了三维开尔文探针测量方法的研究。采用大长径比光纤探针,解决了三维结构/器件中大深宽比沟槽底面表面电势测量的难题,且有效降低了探针悬臂的均化效应。该方法已成功应用于生物燃料电池深孔结构的测量。针对回转体三维表面电势的测量难题,构建了集样品安装、位姿调整和旋转测量于一体的多功能开尔文探针测试平台,实现了微米级回转体表面电势360°旋转测量。氧化锌微米线的测量结果验证了所提出方法的可行性。综上所述,本文研究的双频激励调制开环开尔文探针测量方法、基于T状悬臂梁探针扭转信号的开尔文探针测量方法、基于力-位移曲线的多参数同步测量开尔文探针方法以及面向特定三维结构测量的三维开尔文探针测量方法,为表面电势的表征研究提供了新方法和系统,在表面科学领域具有重要的应用前景。
二、PSD在三维测量中的应用研究（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、PSD在三维测量中的应用研究（论文提纲范文）
（1）精密转台多自由度运动误差测量系统研究应用（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 课题背景与意义 |
| 1.2 精密转台回转轴运动误差测量的研究现状 |
| 1.2.1 回转轴几何运动误差的直接测量方法 |
| 1.2.2 回转轴几何运动误差的间接测量方法 |
| 1.2.3 回转轴几何运动误差多自由度测量系统 |
| 1.3 课题研究内容与章节安排 |
| 2 精密转台多自由度运动误差的准静态离线测量系统 |
| 2.1 光电传感器的测量原理 |
| 2.1.1 4-DOF感测器 |
| 2.1.2 微型自准直仪 |
| 2.2 激光多自由度运动误差的测量原理 |
| 2.2.1 二维径向和倾斜运动误差 |
| 2.2.2 回转角度定位误差 |
| 2.3 激光测量系统误差的分离 |
| 2.3.1 齐次坐标变换矩阵的误差传递模型 |
| 2.3.2 回转轴位置无关与位置相关几何误差的分离 |
| 2.4 激光多自由度测量系统设计 |
| 2.4.1 测量系统的硬件系统设计 |
| 2.4.2 数据采集程序 |
| 2.4.3 最小二乘圆拟合程序 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 精密转台多自由度运动误差的动态在线测量系统 |
| 3.1 圆光栅工作原理 |
| 3.1.1 测量原理 |
| 3.1.2 辨向原理 |
| 3.1.3 细分技术 |
| 3.2 在线自标定原理 |
| 3.3 在线自标定系统误差的分离 |
| 3.3.1 快速傅里叶变换的系统误差分离 |
| 3.3.2 自标定系统误差分析 |
| 3.4 内嵌式双光栅自标定系统设计 |
| 3.4.1 测量系统的硬件系统设计 |
| 3.4.2 数据采集程序 |
| 3.4.3 快速傅里叶变换频谱分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 精密转台几何运动误差的测量以及验证 |
| 4.1 离线测量系统的运动误差的测量及验证 |
| 4.1.1 多面体棱镜的制造误差标定 |
| 4.1.2 4-DOF感测器以及微型自准直仪的标定 |
| 4.1.3 多自由度运误差的测量及验证 |
| 4.2 在线测量系统的运动误差的测量及验证 |
| 4.2.1 精密转台的几何运动误差在线测量 |
| 4.2.2 转台空载状态下工件圆度误差的验证 |
| 4.2.3 转台负载状态下工件圆度误差的验证 |
| 4.3 本章小结 |
| 5 自标定几何运动误差的精密转台 |
| 5.1 自标定转台的机械结构设计 |
| 5.1.1 自标定转台的静力学仿真分析 |
| 5.1.2 自标定转台的结构模态仿真分析 |
| 5.2 自标定转台的几何运动误差 |
| 5.3 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表学术论文与专利情况 |
| 致谢 |
（2）钛合金板材电涡流无损检测与定量化评估研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.2 钛合金板材的生产制造及质量标准 |
| 1.2.1 钛合金板材的发展与应用 |
| 1.2.2 钛合金板材轧制工艺 |
| 1.2.3 钛合金板材质量标准 |
| 1.2.4 钛合金板材无损检测方法 |
| 1.3 电涡流无损检测技术概述及其研究现状 |
| 1.3.1 电涡流检测技术发展概述 |
| 1.3.2 电涡流检测信号预处理研究现状 |
| 1.3.3 电涡流测厚方法研究现状 |
| 1.3.4 电涡流检测缺陷分类识别研究现状 |
| 1.3.5 电涡流缺陷定量化评估研究现状 |
| 1.4 钛合金板材电涡流无损检测研究现状及存在的问题 |
| 1.4.1 钛合金板材电涡流无损检测研究现状 |
| 1.4.2 研究热点 |
| 1.4.3 存在的问题 |
| 1.5 本文的主要研究内容及创新 |
| 1.5.1 论文的主要研究内容 |
| 1.5.2 论文的创新点 |
| 1.6 本章小结 |
| 第二章 钛合金板材电涡流检测信号预处理 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 钛合金板材电涡流检测信号特性 |
| 2.2.1 探头线圈阻抗模型 |
| 2.2.2 探头线圈电压变化 |
| 2.2.3 钛合金板材电涡流检测信号 |
| 2.3 数字相敏检波算法与电涡流成像原理 |
| 2.3.1 数字相敏检波 |
| 2.3.2 电涡流扫描成像原理 |
| 2.4 钛合金板电涡流检测图像PCA-LLE联合降噪方法 |
| 2.4.1 主元分析(PCA)降噪 |
| 2.4.2 局部线性嵌入(LLE)图像重构 |
| 2.4.3 基于PCA-LLE的电涡流检测图像降噪 |
| 2.4.4 降噪预处理实验 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 钛合金板材电涡流解析模型与厚度测量研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 钛合金板材电涡流解析模型建立 |
| 3.2.1 电涡流探头与测量原理 |
| 3.2.2 Dodd-Deeds解析模型 |
| 3.2.3 钛合金板材电涡流解析模型 |
| 3.3 钛合金板材电涡流解析模型的分析与改进 |
| 3.3.1 钛合金板材解析模型相位分离 |
| 3.3.2 钛合金板材电涡流解析模型的改进 |
| 3.4 基于改进解析模型的钛合金板材电涡流测厚方法 |
| 3.5 钛合金板电涡流厚度测量实验 |
| 3.5.1 测量设备及实验设置 |
| 3.5.2 厚度测量结果与分析 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 基于SSDAE深度神经网络的钛合金板材缺陷电涡流检测图像分类方法 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 降噪自编码器原理及训练方式 |
| 4.2.1 自编码器原理 |
| 4.2.2 降噪自编码器原理 |
| 4.2.3 降噪自编码器训练方式 |
| 4.3 稀疏性限制引入与深度神经网络构建 |
| 4.3.1 稀疏性限制 |
| 4.3.2 栈式稀疏降噪自编码(SSDAE)深度神经网络构建 |
| 4.4 基于SSDAE深度神经网络的钛板缺陷电涡流图像分类方法 |
| 4.5 钛合金板缺陷电涡流检测与分类实验 |
| 4.5.1 检测装置 |
| 4.5.2 检测材料与试验设置 |
| 4.5.3 实验结果及分析 |
| 4.6 本章小结 |
| 第五章 基于DBN与LSSVM的钛合金板材缺陷电涡流检测图像定量化评估方法 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 基于DBN的钛合金板缺陷特征提取 |
| 5.2.1 限制玻尔兹曼机原理 |
| 5.2.2 深度置信网络构建与特征提取 |
| 5.3 基于LSSVM的钛合金板缺陷参数回归 |
| 5.4 基于DBN和LSSVM的钛合金板缺陷定量化评估方法 |
| 5.5 钛合金板缺陷定量化评估实验 |
| 5.5.1 参数影响分析 |
| 5.5.2 评估结果与讨论 |
| 5.6 本章小结 |
| 第六章 钛合金板材电涡流无损检测系统设计与实现 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 钛合金板材电涡流无损检测系统总体架构 |
| 6.2.1 电涡流检测系统总体硬件架构 |
| 6.2.2 电涡流检测系统总体软件工作流程 |
| 6.2.3 电涡流检测系统功能模块划分 |
| 6.3 电涡流无损检测系统软硬件模块化实现 |
| 6.3.1 电涡流探头设计 |
| 6.3.2 电涡流检测系统硬件实现 |
| 6.3.3 电涡流检测系统软件实现 |
| 6.4 智能检测分析功能集成 |
| 6.4.1 钛合金板测厚功能 |
| 6.4.2 钛合金板缺陷分类与评估功能 |
| 6.5 钛合金板材电涡流无损检测应用实例 |
| 6.5.1 钛合金板材缺陷检测 |
| 6.5.2 钛合金板材厚度测量 |
| 6.5.3 钛合金板材缺陷分类与评估 |
| 6.6 本章小结 |
| 第七章 总结与展望 |
| 7.1 研究工作总结 |
| 7.2 下一步工作展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录A 攻读博士学位期间取得的主要研究成果 |
| 附录B 攻读博士期间参与的科研项目 |
（3）基于激光跟踪仪的目标运动轨迹测量方法研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 选题背景与研究意义 |
| 1.2 国内外研究现状分析 |
| 1.3 论文主要研究内容 |
| 2 目标运动轨迹表达与仿真模拟 |
| 2.1 运动轨迹方程 |
| 2.2 目标轨迹的坐标序列法表达 |
| 2.3 轨迹参数的定义与计算 |
| 2.4 经典运动轨迹跳变分析 |
| 2.5 经典运动轨迹的仿真模拟 |
| 2.6 本章小结 |
| 3 激光跟踪轨迹测量原理与方法 |
| 3.1 激光跟踪仪及其动态测量 |
| 3.2 激光跟踪轨迹测量与表达 |
| 3.3 合作目标及其有效性测试 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 目标自由落体轨迹测量方法探究 |
| 4.1 自由落体运动与轨迹测量需求 |
| 4.2 激光跟踪仪特殊工装的研制 |
| 4.3 自由落体轨迹测量的方案设计 |
| 4.4 直线拟合与轨迹点的跳变评定 |
| 4.5 落体轨迹实验初期探索 |
| 4.6 本章小结 |
| 5 矿井提升机运转轨迹与姿态测量 |
| 5.1 矿井提升机姿态测量的技术需求分析 |
| 5.2 提升机运转轨迹测量方案设计 |
| 5.3 空间圆拟合与轨迹跳变分析 |
| 5.4 工程测试与分析 |
| 5.5 本章小结 |
| 6 总结与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 作者简历 |
| 致谢 |
| 学位论文数据集 |
（4）基于结构表面特征的无靶标立体视觉三维变形测量方法（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题来源 |
| 1.2 课题研究的背景及意义 |
| 1.3 国内外研究现状 |
| 1.3.1 视觉测量算法的国内外研究现状 |
| 1.3.2 其它领域视觉方法的国内外研究现状 |
| 1.3.3 国内外文献综述的简析 |
| 1.4 主要研究内容 |
| 第2章 基于结构表面点特征的立体视觉三维变形测量方法 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 双目立体视觉三维测量原理 |
| 2.3 图像预处理 |
| 2.3.1 确定ROI和搜索子区 |
| 2.3.2 其它图像预处理 |
| 2.4 特征点提取算法 |
| 2.4.1 建立尺度空间和高斯金子塔 |
| 2.4.2 确定高斯差分函数的局部极值点 |
| 2.4.3 去除候选点集中的干扰点 |
| 2.5 特征点匹配算法 |
| 2.5.1 建立特征点描述子 |
| 2.5.2 去除误匹配点 |
| 2.5.3 建立序列匹配的参考特征点库 |
| 2.6 基于结构表面点特征的立体视觉三维变形测量方法 |
| 2.6.1 结构三维位移场测量方法 |
| 2.6.2 结构三维点位移测量方法 |
| 2.7 基于结构表面点特征的二维变形视觉测量方法 |
| 2.7.1 结构平面二维位移场测量方法 |
| 2.7.2 结构平面二维应变场测量方法 |
| 2.8 仿真刚体平移试验 |
| 2.8.1 试验设置 |
| 2.8.2 试验结果及分析 |
| 2.9 板材拉伸变形对比试验 |
| 2.9.1 试验设置 |
| 2.9.2 试验结果及分析 |
| 2.10 三维移动平台精度试验 |
| 2.10.1 试验设置 |
| 2.10.2 试验结果及分析 |
| 2.11 本章小结 |
| 第3章 基于结构表面灰度特征的立体视觉三维变形测量方法 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 基于结构表面强对比度特征的立体视觉三维变形测量方法 |
| 3.2.1 确定ROI和搜索子区 |
| 3.2.2 确定方向码并建立方向码图像 |
| 3.2.3 建立方向码直方图 |
| 3.2.4 方向码直方图匹配 |
| 3.2.5 方向码图匹配 |
| 3.2.6 匹配点的精确定位 |
| 3.3 基于结构结构弱对比度特征的立体视觉三维变形测量方法 |
| 3.3.1 确定ROI和搜索子区 |
| 3.3.2 图像二值化处理 |
| 3.3.3 建立代表值直方图 |
| 3.3.4 代表值直方图匹配 |
| 3.3.5 建立二进制图 |
| 3.3.6 二进制图匹配 |
| 3.3.7 匹配点的亚像素定位 |
| 3.4 仿真刚体平移试验 |
| 3.4.1 试验设置 |
| 3.4.2 试验结果及分析 |
| 3.5 三维移动平台精度试验 |
| 3.5.1 试验设置 |
| 3.5.2 试验结果及分析 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 立体视觉结构三维变形测量软件和试验 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 基于结构表面几何特征的立体视觉结构三维变形测量软件 |
| 4.2.1 三维点位移方法子程序 |
| 4.2.2 三维位移场方法子程序 |
| 4.2.3 二维点位移方法子程序 |
| 4.2.4 二维位移场方法子程序 |
| 4.3 基于结构表面灰度特征的立体视觉结构三维变形测量软件 |
| 4.3.1 上部菜单 |
| 4.3.2 “结果显示”交互界面 |
| 4.4 三层框架模型振动台测量试验 |
| 4.4.1 试验设置 |
| 4.4.2 位移测量结果及分析 |
| 4.4.3 频域测量结果及分析 |
| 4.5 T型墙结构地震模拟振动台测量试验 |
| 4.5.1 试验设置 |
| 4.5.2 工况1测量结果及分析 |
| 4.5.3 工况2测量结果及分析 |
| 4.6 本章小结 |
| 结论与展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果 |
| 致谢 |
（5）基于结构直线特征标定的立体视觉测量方法（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题研究的背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 国内外标定方法的研究现状 |
| 1.2.2 国内外立体视觉测量系统的结构设计的研究现状 |
| 1.3 主要研究内容 |
| 第2章 基于结构直线特征的相机标定算法 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 相机成像模型 |
| 2.2.1 针孔成像模型 |
| 2.2.2 相机畸变模型 |
| 2.3 直线特征提取 |
| 2.3.1 直线特征提取算法步骤 |
| 2.3.2 直线特征提取试验 |
| 2.4 基于直线投影不变性的畸变图像矫正方法 |
| 2.4.1 畸变图像矫正算法步骤 |
| 2.4.2 畸变矫正仿真试验 |
| 2.5 基于结构直线特征的标定算法 |
| 2.5.1 消隐点拟合 |
| 2.5.2 正交消隐点与相机内参数 |
| 2.5.3 正交消隐点建立结构参考面求解相机外参数 |
| 2.6 基于直线特征的标定试验 |
| 2.6.1 无畸变镜头标定仿真试验 |
| 2.6.2 畸变镜头内参数标定仿真试验 |
| 2.6.3 基于结构直线特征的内参数标定试验 |
| 2.7 本章小结 |
| 第3章 立体视觉系统测量精度改进研究及集成应用 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 相机光轴倾角与像点定位精度的关系讨论 |
| 3.2.1 圆靶标中心像点定位精度的理论分析 |
| 3.2.2 椭圆中心定位精度仿真试验 |
| 3.2.3 椭圆中心定位精度双轴位移试验 |
| 3.3 立体视觉系统的基线距与测量精度分析 |
| 3.3.1 考虑相机光轴倾角的双目系统测量精度分析 |
| 3.3.2 考虑精度系数的双目视觉系统基线距选择 |
| 3.4 基于立体视觉的空间点三维重建算法比较 |
| 3.4.1 现有三维重建方法 |
| 3.4.2 基于最大似然估计的空间点三维重建方法 |
| 3.4.3 三种三维重建方法的精度对比试验 |
| 3.5 浮体结构六分量视觉测量系统集成 |
| 3.5.1 系统硬件构成 |
| 3.5.2 浮体结构六分量视觉测量软件GUI开发 |
| 3.6 利用灯光闪烁的相机图像同步采集时间间隔测量方法 |
| 3.6.1 测量原理 |
| 3.6.2 相机图像同步采集时间间隔测量试验 |
| 3.7 本章小结 |
| 第4章 砌体结构的立体视觉位移测量试验 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 砌体结构房屋地震模拟振动台试验 |
| 4.2.1 砌体结构房屋地震模拟振动台试验设置 |
| 4.2.2 砌体结构房屋工况1测量结果分析 |
| 4.2.3 砌体结构房屋工况2测量结果分析 |
| 4.3 T型砌块整浇墙低周反复加载试验 |
| 4.3.1 T型砌块整浇墙低周反复加载试验设置 |
| 4.3.2 T型砌块整浇墙试验1测量结果分析 |
| 4.3.3 T型砌块整浇墙试验2测量结果分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 结论与展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果 |
| 致谢 |
（6）基于运动估计的自适应光学系统预测校正与图像配准技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 自适应光学技术的基本原理 |
| 1.1.1 自适应光学技术概述 |
| 1.1.2 波前传感器 |
| 1.1.3 波前复原 |
| 1.1.4 波前校正器 |
| 1.2 自适应光学技术的应用 |
| 1.3 自适应光学系统的控制技术 |
| 1.3.1 自适应光学系统的经典控制技术 |
| 1.3.2 自适应光学系统的现代控制技术 |
| 1.3.3 大气冻结湍流模型和横向风 |
| 1.3.4 自适应光学系统的预测控制技术 |
| 1.4 自适应光学系统的视网膜图像配准技术 |
| 1.4.1 眼球运动 |
| 1.4.2 视网膜图像的运动伪影 |
| 1.4.3 视网膜图像的配准技术 |
| 1.4.4 眼球运动伪影的校正 |
| 1.5 论文的研究目的与研究内容 |
| 第2章 大气湍流横向风估计的方法 |
| 2.1 Shack-Hartmann波前传感器 |
| 2.2 复原波面的横向风估计算法 |
| 2.2.1 模式法波面复原 |
| 2.2.2 块匹配算法 |
| 2.2.3 光流法 |
| 2.3 估计性能与复原阶数的关系 |
| 2.4 横向风估计算法的比较 |
| 2.5 复原波面的横向风估计实验 |
| 2.5.1 实验平台的介绍 |
| 2.5.2 实验平台的测试 |
| 2.5.3 复原波面的横向风估计结果 |
| 2.6 小结 |
| 第3章 大气湍流横向风估计的性能分析 |
| 3.1 波前斜率测量的横向风估计 |
| 3.2 横向风估计的性能边界 |
| 3.3 横向风估计的Fisher信息 |
| 3.3.1 Fisher信息与大气相干长度 |
| 3.3.2 Fisher信息与测量噪声 |
| 3.3.3 Fisher信息与风向 |
| 3.4 横向风估计的偏差 |
| 3.5 估计偏差的分析 |
| 3.5.1 偏差与梯度算子 |
| 3.5.2 偏差与风速 |
| 3.6 横向风估计的克拉美罗下界 |
| 3.7 斜率测量的横向风估计模拟实验 |
| 3.8 小结 |
| 第4章 自适应光学系统预测校正与性能分析 |
| 4.1 基于横向风估计的预测校正 |
| 4.2 预测校正的方法 |
| 4.3 边缘子孔径误差的处理 |
| 4.4 预测方法的校正能力 |
| 4.5 预测方法的鲁棒性 |
| 4.5.1 对风速估计误差的鲁棒性 |
| 4.5.2 对风向估计误差的鲁棒性 |
| 4.5.3 风速和风向估计误差同时存在 |
| 4.6 预测校正与大气湍流条件 |
| 4.6.1 风速大小的影响 |
| 4.6.2 大气相干长度的影响 |
| 4.7 小结 |
| 第5章 AO-OCT视网膜图像的配准 |
| 5.1 自适应光学相干层析技术 |
| 5.2 眼球运动和AO-OCT图像 |
| 5.3 AO-OCT图像的配准 |
| 5.3.1 AO-OCT图像配准的模型 |
| 5.3.2 归一化互相关 |
| 5.3.3 相位相关 |
| 5.4 AO-OCT图像的三维配准 |
| 5.4.1 三维配准算法流程 |
| 5.4.2 预配准 |
| 5.4.3 精配准 |
| 5.4.4 坐标变换 |
| 5.5 AO-OCT三维配准实验 |
| 5.6 小结 |
| 第6章 AO-OCT视网膜图像的运动伪影校正 |
| 6.1 AO-OCT成像的运动伪影 |
| 6.2 AO-OCT运动伪影校正算法流程 |
| 6.3 运动伪影的测量 |
| 6.3.1 Enface图像的功率谱 |
| 6.3.2 视网膜层的平滑度 |
| 6.3.3 眼球运动的功率谱密度 |
| 6.4 AO-OCT运动伪影校正实验 |
| 6.5 小结 |
| 第7章 总结与展望 |
| 7.1 本论文的主要研究内容 |
| 7.2 本论文的主要创新点 |
| 7.3 后续工作展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 |
（7）激光追踪测量光学系统关键技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题研究的背景及意义 |
| 1.2 激光跟踪测量技术的国内外研究现状 |
| 1.3 激光追踪测量技术的误差分析及跟踪性能的国内外研究现状 |
| 1.3.1 激光追踪测量系统的误差研究的国内外研究现状 |
| 1.3.2 激光追踪测量系统的目标靶镜的国内外研究现状 |
| 1.3.3 激光追踪测量系统的跟踪性能的国内外研究现状 |
| 1.4 课题来源及主要研究内容 |
| 1.4.1 课题来源 |
| 1.4.2 主要研究内容 |
| 第2章 激光追踪测量系统测量机理 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 激光追踪测量机理 |
| 2.2.1 激光干涉测距方法 |
| 2.2.2 激光追踪测量系统原理 |
| 2.3 激光追踪控制方法 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 激光追踪测量光学系统条纹对比度模型的建立 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 激光追踪测量光学系统条纹对比度模型的建立 |
| 3.3 光学元件性能非理想及放置误差对激光追踪测量系统条纹对比度影响 |
| 3.3.1 检偏器放置角度的影响 |
| 3.3.2 分光镜分光比的影响 |
| 3.3.3 偏振分光镜性能非理想的影响 |
| 3.3.4 四分之一波片放置误差的影响 |
| 3.3.5 二分之一波片放置误差的影响 |
| 3.4 基于双波长法补偿空气折射率的追踪测量方法 |
| 3.4.1 基于双波长法补偿空气折射率的激光追踪测量系统的测量原理 |
| 3.4.2 基于双波长法补偿空气折射率的激光追踪测量系统能量建模 |
| 3.4.3 基于ZAEMAX仿真的补偿空气折射率的激光追踪测量系统建模 |
| 3.4.4 基于双波长法补偿空气折射率方法的测量精度验证 |
| 3.4.5 光学元件非理想对干涉条纹对比度的影响 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 入射光偏离猫眼中心的测量误差模型的建立 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 激光追踪测量系统的光学参数设定 |
| 4.3 激光追踪测量光学系统坐标系建立 |
| 4.3.1 猫眼反射镜的坐标系建立 |
| 4.3.2 入射光束偏离猫眼中心时被标准球反射的测量光束坐标系建立 |
| 4.4 猫眼在初始测量位置处入射光偏离猫眼中心时对追踪测量系统的影响 |
| 4.4.1 入射光偏离猫眼中心时对测量光的光程的影响 |
| 4.4.2 入射光偏离猫眼中心时对测量精度的影响 |
| 4.5 入射光偏离猫眼中心时所产生的系统误差的补偿方法 |
| 4.6 本章小结 |
| 第5章 位置敏感探测器性能对激光追踪测量系统跟踪性能的影响研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 位置敏感探测器测量原理 |
| 5.3 激光追踪测量系统中位置敏感探测器测量模型 |
| 5.4 激光追踪测量精密伺服控制系统的建立 |
| 5.4.1 激光追踪测量控制模型的建立 |
| 5.4.2 激光追踪控制策略 |
| 5.5 位置敏感探测器对激光追踪测量跟踪系统的影响规律 |
| 5.6 本章小结 |
| 第6章 实验研究 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 激光追踪测量光学系统条纹对比度的仿真实验研究 |
| 6.2.1 基于ZEMAX仿真激光追踪测量光学系统条纹对比度的仿真实验 |
| 6.2.2 激光追踪测量光学系统的仿真实验结果分析 |
| 6.3 猫眼在初始测量位置处入射光偏离猫眼中心的实验 |
| 6.3.1 入射光偏离猫眼中心时对追踪测量系统影响仿真实验 |
| 6.3.2 入射光偏离猫眼中心对激光追踪系统测量精度影响的实验 |
| 6.4 位置敏感探测器性能对激光追踪测量系统跟踪性能影响的实验研究 |
| 6.4.1 位置敏感探测器对光电转换电路输出电压值影响的实验 |
| 6.4.2 位置敏感探测器对光电转换电路的响应时间影响的实验 |
| 6.5 激光追踪测量光学系统不确定度分析 |
| 6.5.1 真空波长稳定性引入的测量不确定度 |
| 6.5.2 空气折射率引入的测量不确定度 |
| 6.5.3 猫眼反射镜引入的测量不确定度 |
| 6.5.4 其他误差的影响 |
| 6.5.5 激光追踪测量光学系统的合成不确定度 |
| 6.6 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间所发表的学术成果 |
| 致谢 |
（8）基于PSD与视觉的六自由度位姿检测技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 缩略词 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题来源与背景 |
| 1.1.1 课题来源 |
| 1.1.2 研究背景 |
| 1.2 望远镜主副镜相对位姿检测研究现状 |
| 1.2.1 光学装调法 |
| 1.2.2 光斑检测法 |
| 1.2.3 其他六自由度测量方法 |
| 1.3 PSD及视觉测量发展及应用 |
| 1.3.1 PSD光电测量的发展及应用 |
| 1.3.2 视觉测量发展及应用 |
| 1.4 选题意义及研究内容 |
| 1.4.1 选题意义 |
| 1.4.2 研究内容 |
| 1.5 各章节内容安排 |
| 第二章 六自由度并联机构检测原理及验证方案设计 |
| 2.1 SPS+3(SP-U)型六自由度微动并联机构介绍 |
| 2.1.1 机构坐标系的建立 |
| 2.1.2 位姿测量精度要求 |
| 2.2 六自由度微位移检测方法原理介绍 |
| 2.3 PSD组成原理及参数指标 |
| 2.4 基于PSD与视觉的检测方法验证 |
| 2.4.1 基于PSD的二维位移系统标定实验设计 |
| 2.4.2 基于MLS二维视觉检测系统设计 |
| 2.4.3 基于二维PSD与视觉系统的六自由度测量方法验证 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 基于PSD的二维位移系统标定与误差分析 |
| 3.1 二维平动位移测量系统的构建 |
| 3.1.1 步进电机控制模块 |
| 3.1.2 激光位移传感器模块 |
| 3.1.3 数据采集模块 |
| 3.1.4 电机驱动模块 |
| 3.1.5 光源模块 |
| 3.2 标定实验设计与实验结果 |
| 3.3 PSD非线性误差分析 |
| 3.3.1 基于多项式拟合的误差分析 |
| 3.3.2 基于BP神经网络的误差分析 |
| 3.4 影响精度提高的因素及解决方法 |
| 3.4.1 光源部分的误差 |
| 3.4.2 PSD部分的误差 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 基于最大长度序列的二维视觉系统设计 |
| 4.1 基于最大长度序列的测量原理 |
| 4.2 二维视觉靶标系统的搭建及稳定性测试 |
| 4.2.1 系统的搭建 |
| 4.2.2 系统性能测试与标定实验 |
| 4.3 视觉实验结果的误差分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 基于PSD与视觉系统的六自由度位姿检测方法验证 |
| 5.1 实验平台设计与搭建 |
| 5.1.1 3SPS+3(SP-U)型六自由度并联机构控制系统的硬件设计 |
| 5.1.2 3SPS+3(SP-U)型六自由度并联机构控制系统的软件设计 |
| 5.2 性能测试分析 |
| 5.2.1 稳定性测试 |
| 5.2.2 重复性测试 |
| 5.3 六自由度检测系统的实验方法 |
| 5.3.1 倾角仪介绍 |
| 5.3.2 基于PSD与视觉的六自由度检测系统的实验方法 |
| 5.4 实验系统设计及实验数据分析 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 全文总结 |
| 6.2 研究展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 在学期间的研究成果及发表的学术论文 |
（9）信标光动态基坐标传递及链路解耦研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.1.1 课题来源 |
| 1.1.2 研究背景与意义 |
| 1.1.3 光信标技术研究概况 |
| 1.1.4 通信链路技术研究概况 |
| 1.2 信标光通信国内外研究现状 |
| 1.3 研究内容及具体工作安排 |
| 第二章 ATP光链路设计方案 |
| 2.1 ATP光链路动态传递 |
| 2.1.1 光通信链路跟踪过程分析 |
| 2.1.2 跟踪模型 |
| 2.2 粗跟踪系统设计 |
| 2.3 精跟踪系统设计 |
| 2.4 跟踪环路匹配 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 光通信链路子系统研究 |
| 3.1 简介 |
| 3.2 通信模式 |
| 3.3 RZ码与NRZ码选择 |
| 3.4 直接光强度调制方式 |
| 3.5 通信波长选择 |
| 3.6 噪声分析 |
| 3.7 光通信链路分析 |
| 3.7.1 通信链路方程 |
| 3.7.2 相关参数计算 |
| 3.7.3 放大系统及差错分析 |
| 3.8 实验测试 |
| 3.9 本章小结 |
| 第四章 PSD位置传感器及三维姿态仿真 |
| 4.1 传感器选型 |
| 4.2 PSD光电位置传感器特性 |
| 4.2.1 PSD的横向光电效应 |
| 4.2.2 PSD的纵向光电效应 |
| 4.2.3 PSD非线性修正 |
| 4.2.4 仿真与实验 |
| 4.2.5 误差分析 |
| 4.3 点光源下PSD位置计算及仿真 |
| 4.3.1 电流以及位置计算公式 |
| 4.3.2 点光源下电流-位置关系仿真 |
| 4.4 光斑模式下位置计算及电势场分析仿真 |
| 4.4.1 电流及位置坐标推导 |
| 4.4.2 光斑模式电势场仿真 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 信标光动态传递及链路解耦 |
| 5.1 信标动态传递过程 |
| 5.1.1 全球定位导航系统 |
| 5.1.2 惯性导航系统 |
| 5.1.3 混合系统 |
| 5.1.4 初始捕获PID控制器设计 |
| 5.2 系统硬件选取 |
| 5.2.1 二维PSD位置敏感探测器 |
| 5.2.2 光功率计 |
| 5.2.3 其他相关实验器材介绍 |
| 5.3 共光路多参数解耦测量系统 |
| 5.3.1 一体式观测装置设计 |
| 5.3.2 多参数提取解耦算法 |
| 5.3.3 总体装置结构 |
| 5.4 上位机设计及三维姿态解耦实验 |
| 5.4.1 三维姿态验证工作台设计 |
| 5.4.2 PSD位置测量 |
| 5.4.3 PSD角度测量系统 |
| 5.4.4 光强偏振检测 |
| 5.4.5 三维姿态链路解耦 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表的学术论文及取得的相关科研成果 |
| 致谢 |
（10）多功能扫描开尔文探针测量方法研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题背景及研究意义 |
| 1.2 表面电势测量技术 |
| 1.2.1 基于光电效应的光电发射电子显微镜技术 |
| 1.2.2 基于电子束感应电流的电子显微镜技术 |
| 1.2.3 基于静电相互作用的开尔文技术 |
| 1.2.4 表面电势测量技术简析 |
| 1.3 开尔文探针测量方法的国内外研究现状 |
| 1.3.1 传统KPFM研究现状 |
| 1.3.2 多参数KPFM研究现状 |
| 1.3.3 三维KPFM研究现状 |
| 1.3.4 KPFM研究现状简析 |
| 1.4 课题来源和本文的主要研究内容 |
| 1.4.1 课题来源 |
| 1.4.2 本文的主要研究内容 |
| 第2章 多功能开尔文探针测量实验平台设计 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 开尔文探针测量方法的工作原理 |
| 2.2.1 基于静电力反馈的KPFM |
| 2.2.2 基于静电力梯度反馈的KPFM |
| 2.3 开尔文探针力显微镜测量系统设计 |
| 2.3.1 原子力显微镜系统 |
| 2.3.2 多功能开尔文探针测量模块 |
| 2.4 微操作装配系统设计 |
| 2.4.1 双探针微操作系统 |
| 2.4.2 面向探针刚度标定的微操作 |
| 2.4.3 面向探针装配的粘接剂定量沉积 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 共振激励开环控制的表面电势测量研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 双频激励调制开环开尔文探针测量方法工作原理 |
| 3.3 双频激励调制开环开尔文探针测量方法性能测试 |
| 3.3.1 矫正因子标定 |
| 3.3.2 测量稳定性和能量分辨率 |
| 3.4 双频激励调制开环开尔文探针测量方法实验研究 |
| 3.4.1 实验样品制备 |
| 3.4.2 石墨烯原位表征对比实验 |
| 3.4.3 聚合物光栅表征 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 弱均化效应T状悬臂梁探针研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 悬臂均化效应的数值模拟 |
| 4.2.1 基于矩形梁探针法向信号的KPFM |
| 4.2.2 基于T状悬臂梁探针扭转信号的KPFM |
| 4.2.3 针尖长度与悬臂均化效应的关系 |
| 4.3 T状悬臂梁探针的设计与制备 |
| 4.3.1 T状悬臂梁探针的设计 |
| 4.3.2 T状悬臂梁探针的制备 |
| 4.3.3 T状悬臂梁探针的标定 |
| 4.4 基于T状悬臂梁的表面电势表征 |
| 4.4.1 能量分辨率 |
| 4.4.2 烟草花叶病毒的扫描成像 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 基于力-位移曲线的多参数同步测量研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 基于力-位移曲线的多参数开尔文探针测量方法 |
| 5.2.1 多参数开尔文探针测量方法工作原理 |
| 5.2.2 实验参数对测量结果的影响 |
| 5.2.3 测量稳定性和能量分辨率 |
| 5.2.4 石墨烯原位表征对比实验 |
| 5.2.5 聚合物光栅的多参数同步测量 |
| 5.3 基于高带宽复合探针的多参数开尔文探针测量方法 |
| 5.3.1 多参数开尔文探针测量方法的时间分辨率 |
| 5.3.2 复合探针的制备与性能测试 |
| 5.3.3 聚合物光栅的高速率多参数同步测量 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 三维结构表面电势测量研究 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 深沟槽底面表面电势测量方法研究 |
| 6.2.1 原子力显微镜探针的长径比 |
| 6.2.2 基于光纤探针的表面电势测量的数值模拟 |
| 6.2.3 基于光纤探针的多参数开尔文探针测量方法性能测试 |
| 6.2.4 深沟槽底面的多参数同步测量 |
| 6.3 回转体360°表面电势测量方法研究 |
| 6.3.1 回转体360°表面电势表征系统 |
| 6.3.2 微米级回转体样品制备 |
| 6.3.3 360°氧化锌表面形貌表征 |
| 6.3.4 360°氧化锌表面电势表征 |
| 6.4 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间发表的论文及其它成果 |
| 致谢 |
| 个人简历 |
四、PSD在三维测量中的应用研究（论文参考文献）
- [1]精密转台多自由度运动误差测量系统研究应用[D]. 刘力. 大连理工大学, 2021
- [2]钛合金板材电涡流无损检测与定量化评估研究[D]. 包俊. 昆明理工大学, 2020
- [3]基于激光跟踪仪的目标运动轨迹测量方法研究[D]. 毕善勇. 山东科技大学, 2020(04)
- [4]基于结构表面特征的无靶标立体视觉三维变形测量方法[D]. 白志霖. 哈尔滨工业大学, 2020(02)
- [5]基于结构直线特征标定的立体视觉测量方法[D]. 熊亚凡. 哈尔滨工业大学, 2020(02)
- [6]基于运动估计的自适应光学系统预测校正与图像配准技术研究[D]. 李正汉. 中国科学院大学(中国科学院光电技术研究所), 2020(08)
- [7]激光追踪测量光学系统关键技术研究[D]. 汤亮. 北京工业大学, 2020(06)
- [8]基于PSD与视觉的六自由度位姿检测技术研究[D]. 魏琦. 南京航空航天大学, 2020(07)
- [9]信标光动态基坐标传递及链路解耦研究[D]. 张帆. 上海工程技术大学, 2020(04)
- [10]多功能扫描开尔文探针测量方法研究[D]. 张号. 哈尔滨工业大学, 2019