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管道内高速运动物体测速技术研究

作　者: 胡斯勒
导　师: 王晋疆；黄战华
学　校: 天津大学
专　业: 光学工程
关键词: 管道内物体速度测量激光三角法 Camera Link 线阵CCD
分类号: TP274
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

管道内高速运动的物体,其管道内的特殊环境以及高速运动,对测量一直带来不少难点。本课题对管道中运动物体为研究对象,根据其位置和时间方面的测量要求,设计了高精度、高效率、自动化程度高的管道内高速运动物体的速度测量系统。本文主要完成了以下几个方面的工作:在分析国内外管道内高速运动物体的速度检测方法特点和发展状况的基础上,根据设计要求,经过理论分析,最终选择了以线阵CCD为光电传感器的激光三角法设计方案。并依据方案要求对系统参数设计了最优值。依据激光三角法原理,建立了数学模型,并提出以中间参量作为系统参数的位置测量方法。通过分区标定方法和加权最小二乘曲线拟合标定方法优化了系统参数。此标定方法,避免了计算或者测量角度、初始位置,也避免了因畸变系数等而引入的非线性方程的求解。此方法,使标定过程简化,同时显著减小了误差,提高了精度。完成系统结构的设计和实现。包括光学成像系统的设计,机械设计,CCD相机的选型,镜头的最优选择,激光器光源的设计,成像光阑、瞄准和标定辅助单元的设计。完成系统控制软件的设计。通过对Camera Link协议、接口、采集卡的深入学习,对Camera Link采集卡二次开发,并针对本系统的位置、速度测量特性设计了软件系统。对倾斜成像特殊情况下的目标中心位置的提取算法进行了研究,并针对性地提出了简单可行的算法。完成了相关实验,进行了系统功能测试实验,系统标定实验,位置速度测量实验,验证了本系统的功能和性能指标。

管道内高速运动物体测速技术研究

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