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基于机器视觉的挠性杆高精度综合测量仪设计

作　者: 刘少伟
导　师: 丁国清
学　校: 上海交通大学
专　业: 仪器科学与技术
关键词: 挠性杆 机器视觉 弯曲刚度 图像处理
分类号: TP216
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
下　载: 34次
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内容摘要


近年来随着中国航空航天事业的不断发展，对航天惯性仪表要求不断提高。作为惯性导航系统中最为关键的部件之一，加速度计的性能直接影响到整个系统的测量精度、稳定性，以及最终的导航精度。挠性杆是挠性加速度计的关键零件，其性能好坏直接影响仪表的精度与稳定性。由于挠性杆加工工艺复杂、尺寸小、刚度小、易变形及装夹定位困难等因素的存在，因此本文提出了基于机器视觉的挠性杆高精度综合测量仪的研制。论文的主要内容包括：1.确定了测量仪的研制方案。介绍了挠性杆测量的发展概况，提出了三种测量方案：激光位移检测方案、机器视觉结合光路调整机构方案、机器视觉简化方案，并对三种方案进行了分析或仿真，最终选择机器视觉简化方案作为测量仪研制方案。2.介绍了测量仪的硬件搭建和软件开发。基于模块化的设计原则，将硬件系统划分为计算机系统、伺服驱动系统、图像采集系统、调整机构系统，将软件系统划分为用户管理模块、参数设置模块、伺服调平模块、图像采集模块、图像处理模块、数据库模块、系统自检模块、系统标定模块，并分别对硬件模块进行了选型介绍，对软件模块进行了设计说明。3.分析了挠性杆高精度综合测量仪的测试结果。使用研制的测量仪分别对针规、挠性杆进行测量，并对得到的数据精度分析、重复性分析、再现性分析，测试结果验证了测量仪的有效性与稳定性。4.提出了进一步研究的方向。研制的测量仪还有很多工作需要进行深入的研究，如机械装置的优化、测试指标的完善、软件系统的优化等。

全文目录


摘要  5-7
ABSTRACT  7-10
目录  10-12
第一章 绪论  12-19
  1.1 研究的背景  12-13
  1.2 问题的提出  13-14
    1.2.1 挠性杆测量的基本概念  13
    1.2.2 挠性杆测量存在的问题  13-14
    1.2.3 本课题的提出与来源  14
  1.3 国内外研究现状  14-17
    1.3.1 挠性杆的国内外研究现状  14-15
    1.3.2 机器视觉的国内外研究现状  15-17
  1.4 本课题的意义与研究内容  17-19
    1.4.1 本课题研究意义  17
    1.4.2 本课题研究内容  17-19
第二章 挠性杆测量的基础研究  19-39
  2.1 挠性杆的测量方法  19-24
    2.1.1 接触式测量法  19-20
    2.1.2 传统的非接触式测量法  20-23
    2.1.3 基于机器视觉的非接触式测量法  23-24
  2.2 挠性杆测量方案的确定  24-32
    2.2.1 激光位移检测方案  25-28
    2.2.2 机器视觉结合光路调整机构方案  28-30
    2.2.3 机器视觉简化方案  30-32
  2.3 挠性杆测量方案的计算与误差分析  32-35
    2.3.1 测量方案的计算  32-35
    2.3.2 测量方案的误差分析  35
  2.4 挠性杆测量方案的仿真  35-36
  2.5 本章小结  36-39
第三章 测量仪的硬件搭建  39-52
  3.1 测量仪的系统连接图  39-40
  3.2 测量仪的硬件设计  40-51
    3.2.1 计算机系统  40-41
    3.2.2 伺服驱动系统  41-42
    3.2.3 图像采集系统  42-47
    3.2.4 调整机构系统  47-51
  3.3 本章小结  51-52
第四章 测量仪的软件设计  52-80
  4.1 测量仪软件的总体设计  52-56
    4.1.1 软件需求  52-53
    4.1.2 软件模块设计  53
    4.1.3 软件测试流程  53-55
    4.1.4 软件开发环境和开发平台  55-56
  4.2 测量仪软件的模块设计  56-79
    4.2.1 用户管理模块  56
    4.2.2 参数设置模块  56-58
    4.2.3 伺服调平模块  58-61
    4.2.4 图像采集模块  61-63
    4.2.5 图像处理模块  63-73
    4.2.6 数据库模块  73
    4.2.7 系统自检模块  73-76
    4.2.8 系统标定模块  76-79
  4.3 本章小结  79-80
第五章 测试结果分析  80-90
  5.1 测试结果的精度分析  80-83
  5.2 测试结果的重复性分析  83-86
  5.3 测试结果的再现性分析  86-88
  5.4 本章小结  88-90
第六章 总结和展望  90-92
  6.1 工作总结  90-91
  6.2 前景展望  91-92
参考文献  92-96
致谢  96-97
攻读学位期间发表的学术论文  97

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 自动化技术及设备 > 自动化元件、部件 > 自动检测仪器、仪表
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