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文档简介

管道内高速运动物体测速技术研究【英文题名】 Research on the Measurement of Velocity of Super-speed Targets in the Pipe 【作者】 胡斯勒; 【导师】 王晋疆; 黄战华; 【学位授予单位】 天津大学; 【学科专业名称】 光学工程 【学位年度】 2010 【论文级别】 硕士 【网络出版投稿人】 天津大学 【网络出版投稿时间】 2011-04-06 【关键词】 管道内物体; 速度测量; 激光三角法; Camera; Link; 线阵CCD; 【英文关键词】 Targets in the pipe; Measurement of velocity; Laser Triangulation; Method; Camera Link; Linear scan CCD; 【中文摘要】 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. 【英文摘要】 The super-speed target in the pipe, on account of its special environment and high speed movement, makes the measurement of velocity much more difficult. In this project, the velocity measurement method of the super-speed target in the pipe was deeply studied, the high-precision, high-level efficiency, high automated system of measurement of velocity of the super-speed target in the pipe was designed. In this paper, the following aspects were mainly focused: 1. After closely studied the domestic and o.中文摘要 3-4 ABSTRACT 4 第一章绪论 7-11 1.1 课题背景及意义 7-8 1.2 国内外发展状况 8-9 1.3 本文主要完成的工作 9-11 第二章技术原理和总体设计方案 11-36 2.1 速度与位置测量方法概述 11-22 2.1.1 常用速度测量方法与技术 11-12 2.1.2 激光多普勒效应的测量技术 12-15 2.1.3 激光三角法位置测量技术 15-22 2.2 总体方案设计与分析 22-25 2.2.1 方案设计要求 22 2.2.2 PSD激光三角法方案分析 22-24 2.2.3 CCD激光三角法方案分析 24-25 2.3 CCD激光三角法方案的参数设计与精度估算 25-36 2.3.1 CCD激光三角法位置测量系统参数设计 25-33 2.3.2 CCD激光三角法速度测量系统精度估算 33-36 第三章 系统结构设计与实现 36-46 3.1 系统总体结构与组成 36-38 3.2 光学成像系统设计 38-41 3.2.1 CCD相机选型与特征分析 38-39 3.2.2 成像系统基本结构设计 39-40 3.2.3 镜头参数和安装位置 40 3.2.4 成像系统光阑结构设计 40-41 3.3 激光器光源系统设计 41-44 3.3.1 激光光源光学系统设计 42-43 3.3.2 激光光源驱动电源设计 43 3.3.3 激光光源安装位置调整机构设计 43-44 3.4 瞄准与标定辅助单元设计 44-46 3.4.1 方向瞄准装置 44-45 3.4.2 标定单元设计 45-46 第四章 系统控制软件设计 46-62 4.1 高速数据采集与传输单元 46-52 4.1.1 Camera Link协议 46-48 4.1.2 DALSA相机数据传输特性 48-49 4.1.3 CameraLink采集卡的配置工作 49-52 4.2 目标中心位置提取算法 52-55 4.3 软件控制方案设计 55-58 4.3.1 DS-X64-CL-Express采集卡的二次开发 55 4.3.2 软件架构设计 55-58 4.4 用户界面与功能模块设计 58-62 4.4.1 参数设置模块 58-59 4.4.2 系统标定与初始化模块 59-60 4.4.3 数据采集与传输模块 60 4.4.4 数据处理与显示模块 60-61 4.4.5 数据存储与管理模块 61-62 第五章 实验与结果分析 62-74 5.1 实验系统结构与系统测试实验 62-64 5.2 标定实验 64-68 5.2.1 分区标定 65-66 5.2.2 加权最小二乘法曲线拟合算法 66-68 5.3 位置速度测量实验 68-74 5.3.1 位置测试实验 68-69 5.3.2 速度测量实验 69-74 第六章 总结与展望 74-76 6.1 总结 74 6.2 展望 74-76 参考文献 76-79 发表论文和科研研究情况说明 79-80【付费索取全文】Q联系Q:138113721 Q联

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