计算机测量与控制杂志 统计源期刊

计算机测量与控制 2018年第05期杂志 文档列表

基于Linux的激光焊保护镜镜面缺陷检测系统1-4

摘要：针对线上激光焊接的熔渣飞溅物粘附在保护镜片使激光光路受阻的问题,详细介绍了基于嵌入式Linux的视觉镜面缺陷检测系统的硬件及软件设计;提供了一种利用图像传感器对镜片进行视觉检测的解决方案;其中：MT9M031为图像传感器,通过V4L2接口将采集图像映射到系统的用户空间并利用核心算法对图像进行坏点的检测;一旦检测到坏点,系统立刻经过CAN总线向机器人报警并终止线上作业;按照该方法设计的系统,经过实验验证效果良好;迄今尚无视觉检测保护镜片的有效方法,首度将视觉测量应用于该测量领域。

真空热试验温度参考点热响应测试系统设计与实现5-8

摘要：在航天器真空热试验的温度测量中应用最广泛的是热电偶测温系统,温度参考点是热电偶测温系统的重要组成部分,对温度测试数据的准确性和航天器产品的安全有很大影响;为了在热试验开机前对参考点铂电阻与热点偶补偿端匹配关系的正确性进行验证,设计了一种可用于真空热试验的热电偶测温参考点热响应测试系统;该系统由加热器以及控制箱组成,可通过LAN网络与上位控制计算机连接实现热响应远程测试;文章通过对参考点装置的热分析以及热响应测试原理分析,给出了系统的硬件结构以及软件设计方案,并在多项航天器真空热试验中投入使用,提高了航天器真空热试验热电偶测温系统的可靠性。

基于STM32故障电弧检测装置的设计9-13

摘要：对负载电流信号的检测是判断低压配电线路中是否发生电弧故障的有效方法之一;用ADC模块对负载电流信号进行采样,将发生电弧故障时的电流波形与正常工作时的电流波形相比较,检测是否有电弧故障发生;比较的电流波形特征量主要有过零点后的上升率、电流正半周期采样时间宽度和正半周期采样幅值,将这3个特征量作为电弧故障识别算法的判断条件,检测电弧故障;为了在硬件上验证该时域检测算法的可行性和有效性,将电弧故障检测算法移植到STM32平台,设计出了一台基于STM32的故障电弧检测装置样机;该样机可以实现电流信号采集、过零点检测、数据处理以及串联电弧故障检测识别;在以日光灯、开关电源和吸尘器为屏蔽负载的实验结果表明,该装置可以检测出串联电弧故障,且可靠性高,不会在没有产生故障电弧的情况下产生误判。

晶圆表面缺陷在线检测研究14-16

摘要：针对准确与实时检测晶圆表面缺陷的需求,提出了一种基于主成分分析（Principal Component Analysis,PCA）和贝叶斯概率模型（Bayesian Probability Model,BPM）的在线检测算法;首先,改进双边滤波方法以消除晶圆表面图像中的噪声和突出晶圆缺陷的模式特征;然后,提取晶圆表面缺陷的Hu不变矩、方向梯度直方图（Histogram of Oriented Gradients,HOG）和尺度不变特征变换特征（Scale Invariant Feature Transform,SIFT）;接着,采用PCA方法对特征进行降维;最后,在离线建模阶段构建正常晶圆表面模式和各种缺陷模式的BPMs;在在线检测阶段采用胜者全取（Winner-take-all,WTA）法判断缺陷的模式和构建新缺陷模式的BPMs;提出算法在WM-811K晶圆数据库中得到了87.2%的检测准确率;单副图像的平均检测时间为40.5ms;实验结果表明,提出算法具有较高的检测准确性与实时性,可以实际应用到集成电路制造产线的晶圆表面缺陷在线检测中。

神经网络解耦控制在某无人机组件测试系统的应用17-20

摘要：无人机组件测试系统,主要用于对某型号无人机组件进行相关性能测试和试验验证;系统的控制参数温度、压力、流量间存在强耦合关系;为了解决常规控制方法难以控制的难题,设计了一种基于PID神经元网络的前向多层解耦控制器,并利用遗传算法对神经网络的权值进行训练;将此算法在MATLAB下进行仿真,解耦控制效果较为理想,随后经航空测试系统试验验证,该控制方法可以达到设计需求,有力地支持了相关型号的研制工作。

真空热试验数字温度测量系统设计与实现21-24

摘要：温度测量是航天器真空热试验中一项非常重要的测量项目,一般采用热电偶进行温度测量;为了在真空热试验过程中减少测量线路的引线数量、提高测量系统的抗干扰程度以及测量准确度高,设计了一种可用于真空热试验的数字温度测量系统,实现了对航天器及地面工装设备温度的数字化测量;该系统由数字温度传感器DS18B20以及采集设备组成,可通过LAN网络与远程监视计算机连接实现温度远程监视;文章给出了数字温度测量系统的硬件结构、通信协议以及软件设计;通过在真空热环境中的测试以及与铂电阻测温系统的比对,结果表明该系统的稳定性好,其测量值与铂电阻测量值的差值在0.5℃以内,线性度约为±0.1%,满足真空热试验的需求。

基于格雷码和多步相移法的双目立体视觉三维测量技术研究25-28

摘要：传统的被动式双目立体视觉三维测量技术,具有操作简单,使用灵活方便,相机标定技术成熟的优点,但是对于特征点稀疏图像,寻找匹配点困难,匹配精度低;编码结构光测量方式通过向待测物体投射特定的编码图案,获取编码图像进行解码求解物体的三维信息,具有着测量精度高,速度快的优点,但是存在着投影仪标定精度低,实现难度大的缺点;提出了将双目立体视觉和编码结构光相结合的三维测量方法,在完成双目校正的基础上,向待测物体投射格雷码图案和多步相移图案,给予被测物体容易识别和可控制的特征信息,最后求取物体的三维信息;而且通过实验论证了投射多步相移图案比起4步相移图案,测量精度更高,能够更好的体现物体细节。

飞控计算机硬件及全时序综合测试装置设计29-32

摘要：针对飞控计算机在出厂前因无整体测试环境而无法进行全时序测试的问题,设计了基于DSP＋FPGA的飞控计算机硬件及全时序综合测试装置;根据功能需求设计装置的总体架构,以DSP＋FPGA为核心模块实现多种信号处理,通过构建ARINC429、LVDS和RS-422通信链路完成数据通讯,实现对传感器、执行机构、安保机构、数据链等飞行器组件的模拟,构建出整体测试环境,在飞控计算机配合下完成硬件及全时序测试;测试结果表明该装置功能、性能及实时性满足飞控计算机全时序测试要求,实现了对飞控计算机真实工作环境的模拟。

AFDX网络系统测试设计与实现33-36

摘要：AFDX（avionics full-Duplex switched ethernet）作为新型航空总线技术,已经在空客A380/400M、波音B787等飞机上得到成功应用;AFDX网络的出现为航空电子系统的发展提供了一种高实时性和可靠性的解决方案;如何有效论证一个AFDX网络系统的实时性和可靠性成为了AFDX网络系统测试方面的一个重要课题;通过采用数据收发,网络监控和故障注入的方式对AFDX网络系统的可靠性进行有效的评测,实现了一种AFDX网络系统测试和评估系统;经过测试,该测试系统可以有效地对AFDX网络系统的可靠性进行评估和测试。

运动相关脑电信号的运动意图预测方法研究37-41

摘要：为了找出在大脑的后顶叶皮层区（PPC）运动意图预测与运动想象EEG信号之间的关联,联合运动相关电位MRPs与mu/beta节律的事件相关同步/去同步（ERS/ERD）特征,首先用小波包分解WPD重构特征频段的小波包分解系数特征向量,其次采用共空间模式CSP提取空域特征向量,最后利用支持向量机（SVM）进行运动意图预测;通过实验验证,联合运动想象信号中的运动相关电位及mu/beta节律,运动意图预测分类准确率达到85%;证实了运动相关MRPs可以表征运动准备即运动规划阶段的脑神经机制;10Hz以下的mu和beta节律ERS/ERD特征能够体现运动意图的方向;研究结论进一步为精细运动（包括运动方向、速度等其他运动参数）预测提供技术支持。

基于谐波理论和Cotex-M3的数字式相位差测量系统设计42-45

摘要：相位差测量在故障诊断、线性系统动态特性分析、电工领域中的相关参数测量等实际工程项目上的应用具有重要意义;该文根据频率相同的周期变化信号相位差等于两信号初相差这一基本原则,设计一种通过计算同频周期信号初相结合DFT非整数修正算法的相位差测量系统;系统采用Cortex-M3内核的新一代32位ARM微处理器为核心设计完整的系统架构,对系统进行控制和数据处理,利用TI公司的工程应用级别的程序库和DSP算法库实现准同步DFT非整数修正算法,结合据牛顿迭代算法和相位差与初相的关系计算出信号实际相位差;实际测试结果显示,系统对相位差的测量精度高,最小测量精度可达0.1°,并实现宽频率范围的相位差测量,在实际应用中测量结果准确、稳定、可靠。

基于互相关分析和SOM神经网络的异常值检测平台46-49

摘要：异常值的检测问题是时下数据挖掘领域的研究热点;目前已经有许多种成熟的异常值检测方法,但当数据是高维混合型属性,或者存在成片孤立点时,这些方法就变得很不理想甚至不再适用;因此,针对这些现有方法的不足之处,提出了新的孤立点检测方法,并设计了时域和空域的异常值检测平台;对于时间和空间序列数据集,该平台分别采用基于互相关分析和自组织竞争（self-organizing maps,SOM）神经网络的异常值检测方法;经实验验证,检测平台具有较高的检测率和可靠性;同时,在搭建该平台时充分考虑了模块化和层次化的方式,使得平台具有良好的可扩展性和开放性。

基于机器视觉的非平整物体表面凸起异物检测方法50-54

摘要：在换向器质量检测中,其端面槽口附近凸起异物属于严重质量问题,目前仍采用人工检测方式,存在检测速度慢和漏检率高,且换向器端面的非平整特性给检测带来挑战;针对此问题,运用机器视觉技术,提出一种基于光度立体视觉的换向器非平整面凸起异物检测的方法;该方法通过四方位打光方式,获得不同方位光照图,对光照图进行计算得到其反照率图,再进行高斯卷积处理,然后针对特定区域采用极坐标转换用于提取缺陷特征并对其进行凸起异物识别与检测;实验结果表明,该方法能够快速有效检测换向器非平整表面存在的凸起异物问题,检测精度达到99.8%,能够满足对换向器质量的在线检测需求。

基于声音采集方案的睡眠呼吸监测系统设计55-58

摘要：睡眠-呼吸暂停综合症危及人体呼吸睡眠质量,影响人体血液氧含量,加重人体大脑、肌肉等组织缺氧风险;临床上,传统呼吸暂停综合征治疗中,由于时间和场地限制,医生往往只能根据病人或其家属口述判断病情,无法对患者的呼吸状况及治疗方案效果做出直观的评价;为了方便记录患者睡眠呼吸状况,提出了一种基于声音采集方案的睡眠呼吸监测系统,以驻极体式声音传感器为采样前端,结合STM32平台和Fatfs文件系统实现呼吸声音的采集和存储,采用阈值分割法借助Matlab进行数据处理;结果表明,本系统可实现对监测数据的存储、读取、分析和波形显示。该系统便于使用、精度高、工作稳定可靠,可直观的反映出病人睡眠呼吸状况,呼吸频率计算值与实际值误差在10%以内,具有较高的临床应用价值。

基于高斯混合模型联合CamShift的运动图像检测跟踪方法59-61

摘要：CamShift算法是典型的运动图像跟踪方法,但是单纯CamShift准确率低,容易丢失目标;将高斯混合模型运用到CamShift算法中进行目标跟踪操作,提高准确性;首先采用高斯混合模型标示出目标局部区域,并将其作为CamShift的初始搜索窗,提高效率;随后对目标进行跟踪时将CamShift算法的窗中心同差分法计算出的目标区域中心作对比,确定后续帧搜索窗,避免目标跟踪丢失;最后,实验证明了该方法可以对目标进行有效跟踪,且在目标颜色同背景色差异小的情况下依然具有非常高的准确率。

基于STM32智能医疗输液监控系统的设计62-65

摘要：针对当前医疗输液监控系统存在的问题,设计了一套基于嵌入式STM32智能医疗输液监控系统;该系统通过智能输液监控装置检测输液的流速和输液瓶的液位,控制步进电机装置自动调节到设定的流速;通过无线传输模块将信息及时传送到上位机远程监控平台,医护工作人员通过上位机远程监控平台,实现对多个房间的智能输液监控装置进行监控和管理;同时本系统还具有声光报警、远程断液和个人信息查询等功能;经过测试,本系统工作稳定可靠,具有广泛的应用价值和发展前景。

一种靶弹微波辐射源辅助控制系统的设计66-68

摘要：介绍了一种靶弹微波辐射源辅助控制系统。对辅助控制系统的工作原理进行深入分析,给出了程序指向角的计算方法和控制过程,并对系统硬件设计和软件实现进行概述,最后通过试验数据进行仿真验证和误差分析。结果证明,该系统性能可靠、误差满足要求,提高了靶弹的供靶保障能力。

基于滑模控制的卫星姿态控制算法研究69-72

摘要：针对卫星姿态控制系统存在外部扰动和执行器故障的情况下,提出一套基于非线性观测器技术和滑模控制理论的姿态控制算法;首先,建立含有外部扰动和执行器故障的刚体卫星姿态控制系统运动学方程和动力学方程;然后,通过非线性干扰观测器估计系统中的未知故障,进而利用故障信息基于滑模控制策略设计姿态控制器;通过Lyapunov函数证明闭环姿态控制系统的稳定性;最后通过数值仿真验证该容错控制方案的鲁棒性和可行性。