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压电倾斜镜的自校正PID高精度跟踪控制: 2015年; 压电倾斜镜是一种集光、机、电、控于一体的复杂强耦合非线性元器件。然而,由于压电材料迟滞非线性的存在,很难实现对倾斜镜倾斜角的高精度跟踪控制。为了对其进行有效控制,建立了倾斜镜带有扰动的单输入单输出模型,并采用自校正PID控制算法构成闭环控制实现动态跟踪定位。相应的开闭环实验结果表明:系统闭环后的输入输出跟踪曲线最大误差达0.66%,平均误差达0.10%,比开环性能有大幅度提高。也证实了极点配置自校正PID算法对倾斜镜跟踪控制系统的有效性。; 王耿聂建伟白福忠; 关键词：自校正PID

一种直边缘物体宽度的图像测量法被引量：2: 2014年; 提出一种基于方向功率谱与投影梯度的直边缘物体宽度测量方法,通过对目标图像功率谱进行极坐标变换得到方向功率谱,并由此计算出直边缘物体的伸展方向;然后对原始图像按照该伸展方向进行灰度投影,并由投影梯度结果得到待测宽度。该方法无需对目标图像进行边缘检测、阈值分割等预处理操作,因而测量结果更加准确、可靠,且计算量较小、测量效率高。数值模拟与实验结果表明,本文所提方法能够保证1像素的测量精度,且物体长度方向的几何尺寸不影响宽度测量结果。; 张铁英白福忠宋小燕武建新甘世明

基于Radon变换与灰度重心法的环形目标直径测量方法被引量：14: 2015年; 为了提高传统接触式测量方法的测量效率并避免人为误差的影响,同时克服机器视觉中常用的Hough变换圆检测算法计算量大以及不适用于同心圆检测的情况,提出一种新的视觉测量方法用于实现环形目标直径测量。该方法通过阈值分割与边缘检测得到物体的轮廓图像,进行轮廓Radon变换,得到包含四条光带的处理结果并反映了所有方向角上环形目标直径的测量数据,利用灰度重心法提取光带中心线,进而根据中心线之间的距离计算出环形目标直径。仿真与实验表明,所提方法测量结果科学可靠,拥有较高的测量精度,能够实现同心与偏心目标直径的自动非接触测量,将具有很好的工程应用价值。; 郭延杰白福忠张铁英武建新徐刚; 关键词：机器视觉 RADON变换

环形共光路点衍射干涉仪被引量：2: 2014年; 建立了一种基于偏振掩膜板与环形共路结构的点衍射干涉仪,通过旋转偏振片可以改变参考光与测试光之间的相对光强,实现干涉条纹对比度的调节,能够获得最高对比度的干涉条纹,并且针对条纹对比度进行了详细的理论分析;由于系统中线性载频幅度极易调节,可以有效地改善傅里叶变换法的相位提取精度;验证性实验被完成。; 吴亚琴白福忠刘珍田枫顾乃庭; 关键词：点衍射干涉仪光学测量

采用共光路干涉法测量液晶空间光调制器的相位调制特性被引量：5: 2016年; 提出一种基于液晶偏振分光的共光路干涉测量方法来测量液晶空间光调制器(LCSLM)的相位调制特性。线偏振入射光束被LCSLM分为两束正交线偏振光,然后沿相同方向传播至渥拉斯顿棱镜(WP);经WP出射的两光束产生横向剪切,同时,WP也将会在两光束之间引入倾斜调制,从而当它们再经过检偏器后产生载频干涉条纹。用傅里叶变换法计算两帧干涉条纹之间的相对相移量。给出了透射式LCSLM相位调制特性的实验测量结果。该方法对振动、空气扰动不敏感,能够测量得到LCSLM的整体相位调制特性,结果更加精确、科学。; 苗悦白福忠刘珍田朝平梅秀庄; 关键词：相位调制特性

一种对比度可调的共光路径向剪切移相干涉仪: 2013年; 针对现有共光路径向剪切干涉仪所存在的干涉条纹对比度不可调、剪切相位差复原精度低或移相方式复杂、光学系统调整困难等缺点,提出一种对比度可调的共光路径向剪切移相干涉仪,利用偏振分束实现对比度连续可调,用偏振移相技术实现四步移相干涉。对波前重建精度的主要影响因素之一,即条纹对比度,进行深入的理论分析与实验验证;并对液晶空间光调制器(LC-SLM)生成的实际像差进行实验测试。结果表明,共光路径向剪切移相干涉仪可获得最高的条纹对比度,有关起偏角与条纹对比度之间关系的研究结果可为相关光学系统的设计与建立提供重要的理论依据。; 刘尧白福忠吴亚琴甘世明刘珍包晓艳; 关键词：光学设计移相干涉仪

应用灰度直方图特征识别木材表面节子缺陷被引量：19: 2015年; 木材表面节子是木材缺陷中非常重要的一类缺陷,也是评定木材外观等级、锯材和单板质量的重要指标。为了提高节子缺陷识别效率及准确性,并改善检测过程的自动化程度,对应用木材表面图像的灰度直方图统计特征进行节子缺陷识别进行研究。通过利用类间距离对7个统计特征的分类能力进行评价,从而确定出识别节子缺陷的最佳统计特征,即平滑度特征;同时提出一种自适应的最大类间方差聚类法进行分类阈值的确定,进而采用阈值判别实现节子缺陷识别。经在线检测实验证实,该方法的识别率高于99%。; 宋小燕白福忠武建新陈晓东张铁英; 关键词：类间距离

基于统计分析方法的同步移相干涉图位置配准被引量：6: 2014年; 使用同步移相干涉仪重建波前相位时,需要对移相干涉图进行准确的位置配准和目标区域确定以保证重建精度和相位解缠绕算法的成功实施。提出一种基于统计分析方法的圆形域同步移相干涉图位置配准技术,对一组包含不同相位分布的干涉图按照对应像素位置进行方差分布函数计算;利用最大组间方差法完成阈值分割,从而分离出干涉图像的背景与目标区域,通过梯度运算检测出目标区域的轮廓;利用改进Hough变换算法估计出各个轮廓的绝对位置和半径参数。数值仿真结果表明,当轮廓半径大于64pixel时,该方法的配准精度可以达到0.5pixel。通过建立自参考同步移相干涉仪对该方法的可靠性与实用性进行实验验证。; 田枫白福忠吴亚琴徐永祥梅秀庄; 关键词：物理光学

基于降维Hough变换算法的零件同心度误差测量被引量：2: 2015年; 为了克服传统Hough变换圆检测算法存在的计算量大、测量效率低以及不适用于同心圆检测等问题,论文提出一种降维Hough变换算法以实现零件同心度误差的非接触视觉测量。该方法通过对阈值分割后的二值化目标图像应用方向投影获得圆形轮廓的半径参数;进而利用Hough变换计算出内外轮廓的圆心坐标,从而实现零件的同心度误差测量。降维Hough变换算法将参数空间由三维降到二维,并且能够对内外轮廓特征点进行有效区分,于是极大地改善了计算效率。此外,通过仿真与实验对所提方法的有效性和精确性进行分析,同时结果表明,该方法是一种便捷、高效、可靠的自动非接触测量方法。; 郭延杰白福忠刘珍徐刚王耿; 关键词：机器视觉

Modeling and Tracking Control for Piezoelectric Actuator Based on a New Asymmetric Hysteresis Model被引量：5: 2017年; This paper presents a new asymmetric hysteresis model and its application in the tracking control of piezoelectric actuators. The proposed model is based on a coupled-play operator which can avoid the conventional Prandtl-Ishlinskii(CPI)model's defects, i.e., the symmetric property. The high accuracy for modeling asymmetric hysteresis is validated by comparing simulation results with experimental measurements. In order to further evaluate the performance of the proposed model in closed-loop tracking application, two different hybrid control methods which experimentally demonstrate their performance under the same operating conditions, are compared to validate that the hybrid control strategy with proposed hysteresis model can mitigate the hysteresis more effectively and achieve better tracking precision. The experimental results demonstrate that the proposed modeling and tracking control strategy can realize efficient control of piezoelectric actuator.; Geng WangGuoqiang ChenHong ZhouFuzhong Bai

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国家自然科学基金(61108038)

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