反求工程中测量技术综述

第３３卷　２００５年第７期

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Mining & Processing Equipment

７５通用

反

求工程是在没有图纸或者没有　ＣＡＤ　模型的情

况下，对现有的产品样件或者是设计者以粘土

或木模等手段所表达的设计思想等实物为对象，运用先进的测试手段，对其进行三维数字化处理，并以所获得的三维离散化数据为基础，进行三维数据重构，构造出实物的　ＣＡＤ　模型，并进行修改或再设计，最后通过先进制造技术完成产品或原型的制作。因此三维轮廓测量技术是反求工程技术中十分重要的步骤之一，只有快速准确完整地获取三维物体的数字化几何信息，才能为后续的数据处理以及加工打下坚实的基础。测量系统与被测物体之间，不外乎光、机、电、声、磁等方式，由此衍生出了多种测量方式，常见的三维物体几何性状的测量方法主要分接触式和非接触式两大类，在非接触式中又分为破坏性方法和非破坏性方法等。

１反求工程的测量技术

１．１三坐标机测量技术

三坐标测量机是　２０　世纪　６０　年代发展起来的一种

新型精密测量仪器。广泛应用于制造、电子、汽车、航空航天等领域。它不仅用于对零件或部件　（包括齿轮、螺纹等）　的尺寸、形状及相互位置进行检测，还可以用于划线、定中心孔、光刻集成线路等。德国的　Ｚｅｉｓｓ、英国　Ｂｒｏｗｎ＆Ｓｈａｒｐｅ　和意大利　ＤＥＡ　为世界著名品牌，除此还有德国的　Ｌｅｉｔｚ、英国的　ＬＫ、美国的　Ｓｈｅｆｆｉｅｌｄ、日本的　ＭＩＴＵＴＯＹＯ　等。国内的厂家包括青岛前哨、北京　３０３　所、哈尔滨量刃具厂、西安爱德华等十余家。传统的三坐标测量机多采用机械探针等触发式测头，由于是接触式测量，因此测量速度较慢，往往测一个点需要数秒钟。因此　Ｌｅｉｔｚ、Ｚｅｉｓａ、Ｗｅｎｓｅｌ　等公司先后开发了高速三坐标测量机，测头移动速度　４００　ｍ／　ｓ　左右，扫描速度。另外，俄罗斯　ＬＡＰＩＣ　公司开发出了　ＫＩＭ　系列六自由度坐标测量机，可对诸如螺旋浆、汽轮机叶片等复杂零件进行测量。

三坐标测量机的突出特点是测量精度较高，一般达到，目前　Ｚｅｉｓｓ　生产的　ＵＰＭＣ５５０　最高精度达到了０．５　μｍ　＋　Ｌ／　９００。但对于复杂内部形腔、几何特征尺寸少、具有大面积自由曲面的零部件，三坐标测量机

将不能适应，另外无法对软质材料进行测量。总之，三坐标测量机价格昂贵，对测量环境要求较高，与其它非接触式测量方法相比，测量速度较慢，数据密度低，还需要对测量结果进行触头损伤及触头半径补偿，这些不足限制了三坐标测量机在反求工程领域中

论文编号：１００１－３９５４（２００５）０７－００７５－７７

反求工程中测量技术综述＊

郭迎福１

李 兵１李鹏南２廖传军２

１

西安交通大学精密工程研究所陕西西安７１００５９

２

湖南科技大学机电工程学院

＊国家自然科学基金资助　（５０２７５１２０），湖南省教育厅优秀青年项目资助（０３Ｂ０４５），湖南科技大学机械设备健康维护省重点实验室开放基金资助　（ＫＦＪＪ０４０６）。

作者简介：郭迎福，男，甘肃省西和县人，博士，教授，毕业于中国矿业大学机械设计及理论专业，主要从事反求工程和矿山机械方面的研究。

（５）快速制模技术在许多情况下客户希望快速原型与最终零件具有相同的物理机械特性。因此，需要用各种转换技术将快速原型转换为最终零件。例如，利用硅胶模、环氧树脂与精密铸造等工艺结合制造模具，经过一次或多次转换制造最终产品，或者将快速原型得到的制件直接用作产品的试制模具。或者将此制件当作母模，制作生产用模具，加快模具的制造过程。

５结论

用于快速产品设计、制造和快速产品开发的快速原型的发展将继续对设计和制造产品提供更好的环境，使产品能够更好地满足用户更广泛的需求。随着激光快速成形技术的发展，新工艺、新材料的不断出现，并行工程、智能制造、敏捷制造、精细制造、虚拟制造等新思想、新概念、新方法层出不穷，快速制造技术就是其中给制造业带来革命性变化的关键技术。在激烈的竞争中，产品快速开发的技术和手段成为企业制造技术的不断成熟，其在制造业中的应用将日益广泛［７－１０］。

参

考

文献

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３ Ｌｉ　Ｊｉａｎ，　Ｗａｎｇ　Ｗｅｎ，　Ｃｈｅｎ　Ｚｉｃｈｅｎ．　Ｎｏｎ－ｃｏｎｔａｃｔ　Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ　Ｓｙｓｔｅｍ　ｏｆＦｒｅｅｆｏｒｍ　Ｓｕｒｆａｃｅ　ａｎｄ　ＮＵＲＢＳ　Ｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ　Ｐｏｉｎｔｓ，Ｃｈｉｎｅｓｅ　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，２００２（４）４　Ｖａｒａｄｙ　Ｔ，　Ｍａｒｔｉｎ　Ｒ　Ｒ，　Ｊｏｒｄａｎ　Ｃｏ．　Ｒｅｖｅｒｓｅ　ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　ｏｆ　ｇｅｏｍｅｔｒｉｃｍｏｄｅｌｓ－ａｎ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎ．　Ｃｏｍｐｕｔｅｒ　Ａｉｄｅｄ　Ｄｅｓｉｇｎ，１９９７（４）

５　Ｇ．Ｈ．　Ｌｉｕ，Ｙ．Ｓ．　Ｗｏｎｇ，Ｙ．Ｆ．　Ｚｈａｎｇ，Ｈ．Ｔ．Ｌｏｈ．　Ｅｒｒｏｒ－ｂａｓｅｄｓｅｇｍｅｎｔａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｃｌｏｕｄ　ｄａｔａ　ｆｏｒ　ｄｉｒｅｃｔ　ｒａｐｉｄ　ｐｒｏｔｏｔｙｐｉｎｇ．　Ｃｏｍｐｕｔｅｒ　ＡｉｄｅｄＤｅｓｉｇｎ，２００２．６　徐健，颜永年，卢伟等．　快速成形技术的发展方向．　航空制造技术，２００２（１１）

７ Ｄ．　Ｙ．　Ｃｈａｎｇ　ａｎｄ　Ｙ．　Ｍ．　Ｃｈａｎｇ，　“Ａ　Ｆｒｅｅｆｏｒｍ　Ｓｕｒｆａｃｅ　Ｍｏｄｅｌｉｎｇ　ＳｙｓｔｅｍＢａｓｅｄ　ｏｎ　Ｌａｓｅｒ　Ｓｃａｎ　Ｄａｔａ　ｆｏｒ　Ｒｅｖｅｒｓｅ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ”，　ＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＪｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ａｄｖａｎｃｅｄ　Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２００２（２２）

８ 孙玉文．　面向快速原型制造的逆向工程关键技术研究．　大连：　大连理工　大学出版社，２００２．９ 卢秉恒，黄海量．　快速开发工程．　航空制造技术，２００３（６）１０　肖尧先，柯映林．　基于不同　ＣＡＤ　软件平台的逆向工程曲面建模．　航　空制造技术，２００２（２）□

（收稿日期：２００５－０３－０４）

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通用

的应用。

１．２层去图像法测量技术

为了获取物体三维轮廓信息，包括内部形腔信息，近年来人们提出了一种逐层去除材料逐层获取截面图像的反求测量技术，即层去图像法测量技术。这种测量技术是一种破坏性的测量技术，其原理是：利用一种与被测物体具有很大灰度对比的材料，如添加了石墨或颜料的树脂材料将待测物体进行充填包埋，待树脂固化后，利用数控铣床进行微进刀量　（如　０．１ｍｍ）　逐层去除被测物体的材料，逐层用图像采集设备（如扫描仪或　ＣＣＤ　摄像机）　获取截面图像，并对图像进行滤波、边缘提取、纹理分析及二值化等，取得被测物体每层轮廓的数字化信息。这种技术可对孔及内腔的工件进行测量，具有测量精度高、数据完整、可自动测量等特点。美国　ＣＧＩ　公司，国内海信技术中心工业设计所、西安交通大学激光红外研究所及先进制造研究所均有相应的产品。然而，层去图像法属破环性测量方法，对于单一样件或价格昂贵的工件，一旦数字测量过程发生了故障，将会造成无法挽回的损失，这一点大大影响了该技术的推广应用。

１．３全息干涉法测量技术

全息干涉法测量技术利用光的相干性原理，当两束相干性好的光束在被测物体表面某一点相遇时，其光波发生干涉，在形成的干涉条纹中反映了物体表面的轮廓信息。记录这些条纹　（一般采用全息照相的方法），并用再现光产生物光波的干涉条纹，测量出其相位差，再由相位信息转换为物体表面的轮廓信息。 由于相位的变化正比于光束的光程差，所以全息

干涉法的测量分辨率可以小到光波的百分之一，但需要相干性好的激光光源和精确的干涉光路，其测量范围较小，在　１００　μｍ　以内。外差全息干涉法能得到很高的测量精度，但其代价是极慢的测量速度和价格昂贵的系统成本。准外差方法的测量精度比外差方法低一个数量级，但其光路简单，测量速度相对较快。全息干涉法主要应用于微应变、微缺陷、微结构的检测，而其测量范围又决定了被测表面必须是平滑而缓变的。

１．４立体视觉法测量技术

立体视觉法是仿效人眼观察物体的方法。这种方法绝大多数是采用　２　个摄像机摄取　２　幅图像并找出对应点，通过这些点的匹配，得到物体表面某点与光学成像中心之间的距离数据。为了得到比较稠密的数据点，需要采用内插方法，从而得到被测物体的表面轮廓信息。为了弥补两个摄像机的不足，有些系统还采用　３　个甚至　４　个摄像机的测量系统。这种立体视觉测量技术在通常情况下测量精度不高，其分辨率在毫米数量级。其优点是能快速获得被测物体信息，并可实现动态测量，因而主要应用与地形地貌测量、机器人视觉、物体特征识别以及三维物象分析等场合。

１．５相移法测量技术

当透射一幅光栅到物体表面时，由于受到物体表面形貌的调制作用，光栅图像将发生变形，这时物体的轮廓信息转化为光栅条纹的相位信息，通过相移的方法就可以将二维变形条纹图转化为物体的三维形貌

信息。

通常一个正弦光栅透射到物体表面时，其变形光栅图可以表示为

　Ｉ　（x ，y ）　＝　r （x ，y ）　｛a （x ，y ）＋b （x ，y ）ｃｏｓ［φ （x ，y ）］｝ （１）式中r （x ，y ）　—— 与物体表面的光学特性有关的物 理常数 a （x ，y ）　——　背景光强

b （x ，y ），a （x ，y ）　——　条纹的对比度

φ（x ，y ）　——　包含有物体三维信息的相位因子

从　（１）　式中可以看出，其表达式与相干测量中的干涉条纹图极其相似，因此就可以把相干计量检测中的方法引入到对变形光栅的处理，从而获得相应的分布信息。

由于每点的光强表达式中有　３　个未知数，可以通过引入已知的相位量，人为地改变干涉条纹的相位，比较干涉场中同一点在不同相位量下的光强变化来求解相位值。如采用四部相移算法，相移量相差 π／　２，则有

3

12

4arctan

),(I I I I y x ??=φ （２）式中Ｉ１　￣　Ｉ４ ——　

同一点在不同相移光栅条纹图中的 光强值

相移法测量技术具有测量精度高，并且是全场测量等优点，是一种较为理想的三维物体轮廓测量技术，但该方法系统构建相对复杂，还需透射标准的正弦分布光栅图像，这一点很难做到，而被测物体表面往往不是理想的散射面，图像采集系统得到的是失真的正弦分布图，导致测量精度下降。又由于相位解算采用反正切公式，因而存在相位解包裹问题，致使算法相对繁琐，由于上述问题的存在，该方法目前离工程实际应用尚有一段距离。

１．６工业　ＣＴ　层析法测量技术

计算机断层扫描　（ＣＴ）　法测量技术是利用不同物体对Ｘ射线吸收系数不同的特点，采用数学方法经过计算机处理重建物体断层图像。该方法最早应用于医学领域。目前工业领域已对工件内部形状、结构、壁厚等进行测量，形成了工业　ＣＴ　（ＩＣＴ）。世界上第　１　台ＣＴ　层析成像扫描器是由英国人　Ｈｏｕｎｓｆｉｅｌｄ　研制成功，并应用于医学临床诊断。随后，美国军方首先提出研究计划，开发检测大型火箭发动机或小型精密铸造的　ＣＴ　设备，经过　２０　年的发展，工业　ＣＴ　已成为专门的研究分支。２０　世纪　８０　年代初，我国的清华大学、重庆大学、中科院高能所等单位也陆续开展了ＣＴ　技术的研究，开发出了基于射线源的工业　ＣＴ　装置，并进行了一些实际应用。工业　ＣＴ　层析法，是目前极具发展前途的一种非接触式断层测量方法，它可用于工业产品的无损检测和探伤，能对物体内部结构进行测量。但特别针对中空物体的三维无损测量，存在空间分辨率较低，获得数据需要较长的积分时间，重建图像计算量大、造价高，只能获得一定厚度截面的平均轮廓等缺点，因此用它实现被测物体　ＣＡＤ　模型的精确重构还存在着很大的距离。

１．７核磁共振图像法测量技术

核磁共振断层成像法　（ＭＲＩ）　是　２０　世纪　７０　年代末发展起来的一种新式医疗诊断影像技术，其理论基

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Mining & Processing Equipment

７７通

用

础是核物理学的核磁共振理论：用特定频率的射频脉冲进行激发，作为小磁体的原子核吸收一定的能量而共振，即发生了共振现象。停止发射射频脉冲，则被激发的原子核就把所吸收的能量逐步释放出来，其相位和能级都恢复到激发前的状态，这一恢复过程称为弛豫过程，而恢复到原来平衡态所需要的时间被称为弛豫时间。对于不同的物体，它的弛豫时间是有差别的，这种差别便是　ＭＲＩ　的成像基础。这种技术具有深入物体内部而不破坏被测物体的优点，对生物体也无损害，在医学领域具有广泛的应用前景。这种方法的不足之处是只停留在对生物组织的断层测量上，目前非生物材料的工业产品不适应，空间分辨率不及ＣＴ　层析法，且测量时间长，设备昂贵。

１．８超声波断层法测量技术

对超声波而言，不同的介质有它特定的声阻抗和衰减特性，当超声波脉冲到达被测物体时，其在两种介质边界表面会发生回波反射，通过测量回波与零点脉冲的时间间隔，即可计算出各面到零点回波的距离，利用这些特征便可对物体进行断层数字化测量。然而该方法测量速度慢，且由于各种回波比较杂乱，必须精确地测量出超声波在被测材料中的传播声速，利用数学模型的计算来定出每一层边缘的位置，特别是若物体中有缺陷，将受物体材料及表面特性的影响，致使测量出的数据可靠性较低测量精度不稳定。目前该方法主要应用于医学领域，对人体器官进行断层扫描检测。相对于　ＩＣＴ　或　ＭＲＩ　而言，其设备简单、成本较低，同时超声波在高频下具有很好的方向性，它在三维扫描测量中的应用前景正在日益受到重视。

１．９结构光法测量技术

结构光测量技术是基于三角测量原理的非接触物体测量技术。由于光源出射点、透射点和接受点呈几何三角关系，故此得名。首先，由光源系统形成结构光，透射到具有一定距离的被测物体表面上，而与结构光成一定角度的位置传感器　（如　ＣＣＤ　摄像机、ＰＳＤ等）　摄取经物体表面形状调制的变形图像信息，经由信号转换电路　（如图像采集卡等）　把图像模拟信号转化为数字图像信号输入计算机进行一系列数据处理，解调图像即将位置传感器上的图像位移量转换到被测物体表面的物理坐标值，以获取物体的三维数字化轮廓信息。

结构光扫描法在上世纪　７０　年代初首先由　Ｗｉｌｌ和Ｐｅｎｎｉｎｇｔｏｎ　提出，研究仅涉及点扫描情况。随后Ｐｏｐｐｌｅｓｔｏｎｅ、Ａｇｉｎ　和　Ｂｉｎｆｏｒｄ　等人将点光源扩展为光带，使得测量速度大幅度提高。８０　年代中后期，该方法有进一步的发展，特别是　Ｔｓａｉ　提出了两步法标定，取得了公认的成绩，并使该方法进入实用阶段。目前，英国的　Ｒｅｎｉｓｈａｗ　已生产出了激光单点扫描测头ＯＴＰ６Ｍ，测量精度达　±２５　μｍ。美国的　３ＤＤｉｇｉｔａｌ、英国的　３Ｄ　Ｓｃａｎｎｅｒｓ、加拿大的　Ａｒｉｕｓ３Ｄ　和台湾地区的智态均有单线扫描设备，在　１５０　ｍｍ　的测量范围内，精度为　±０．５　ｍｍ。国内的清华大学、天津大学、重庆大学、四川大学以及西安交通大学相继开展了该方法的研究工作，在该领域取得了显

著的成绩。

结构光测量法分为点扫描、单线扫描、多线扫描以及投影光栅等方法，这几种方法的测量速度是递增的，但测量精度随着速度的提高而有所下降。由于该方法具有非接触、测量速度快、精度高算法相对简单、系统实现方便、造价相对较低等优点，已成为反求工程三维数字化领域的最重要的三维形貌测量手段。

２结束语

物体三维形貌测量技术是反求工程的关键技术之一，也是反求工程的基础。综述的反求工程中的测试技术，以及工作原理和各自的特点，对于不同物体的特征和测量要求的不同，对选取合适的测量设备有一定的参考价值。

参

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（收稿日期：２００５－０３－０４）

反求工程中测量技术综述

电容式电压互感器谐波测量技术研究综述

电容式电压互感器谐波测量技术研究综述 发表时间：2018-06-12T10:04:09.390Z 来源：《电力设备》2018年第5期作者：李世亨冯莉陈蔚茹 [导读] 摘要：电容式电压互感器（CVT）在110KV及以上发电厂升压站和变电站母线被广泛使用，本文针对CVT不能应用于电网谐波测量的原因分析基础上，通过简介CVT的谐波状态下的基本测量原理，对国内外CVT谐波测量的研究进行概括，并对其原理、特点、效果介绍等方面进行综述，重点比较分析了CVT谐波测量的技术特点和不足。 （广东电网有限责任公司东莞供电局东莞 523000） 摘要：电容式电压互感器（CVT）在110KV及以上发电厂升压站和变电站母线被广泛使用，本文针对CVT不能应用于电网谐波测量的原因分析基础上，通过简介CVT的谐波状态下的基本测量原理，对国内外CVT谐波测量的研究进行概括，并对其原理、特点、效果介绍等方面进行综述，重点比较分析了CVT谐波测量的技术特点和不足。并针对不足指出进一步研究需展开的内容。 关键词：电容式电压互感器；CVT；综述；仿真；谐波特性；谐波测量技术 0引言 电容式电压互感器（CVT）与电磁式电压互感器相比较之下，具有绝缘可靠性高，不会与断路器的断口电容相匹配造成铁磁谐振，可以兼作耦合电容器，用于载波通讯系统，产品价格较低，运行维护简单等优点。在经济性和安全运行性方面都有一定的优势，是高电压测量中最常用电压传变检测设备。目前国外72.5kV 及以上电压等级的电压互感器几乎全部采用 CVT，且已有较长期的运行经验,中国110kV 及以上的发电厂升压站和变电站母线以及出线上均逐步采用CVT[1]。 目前随着系统谐波的不断加剧，电力系统的谐波问题日益加剧，对于电容式电压互感器提出了更高的要求。国内外针对CVT谐波测量的研究主要方向包括CVT谐波传递特性、CVT谐波测量技术、CVT谐波装置的研究。但目前国内外针对CVT谐波传递特性研究主要停留在定性分析，谐波测量误差分析停留在参数选择方面，但由于内部结构复杂，参数范围仍没有一个确定的范围。误差校正系统和校正装置还只限于理论分析阶段，并没有得出符合实际且适用于现场的方法。故进行CVT谐波频率下的研究对于目前电力系统运行和电能质量的监测和改善将有重大的意义。 其中，L为补偿电抗器的电感值，w为频率。C1、C2组成电容分压器，由式（1）可知CVT的分压比较电容式分压器的值多1/w2cL，且该值随频率的变化而变化，又因为等值电感 L是非线性元件，随电压和频率的变化其大小也非线性改变。因此，每一台 CVT的变比和传递特性在不同的频率下是完全不同的，没有统一的规律性，也没有符合实际的经验公式。通过该CVT的分压比公式可以看出，CVT在不同的频率下变比不同，因此CVT对于谐波具有一定得滤波作用，所以其本质上可以等效为一个带通的滤波系统[2]，而对于不同的CVT，由于其元件参数值不同，其起始频率、截止频率等相频特性也不尽相同。故从 CVT二次侧接引电压信号进行谐波测量必然存在失真的情况。同时对于CVT二次侧电压信号进行谐波测量时产生的误差受电能质量分析仪的影响的大小，一般情况下，电能质量分析仪在电压互感器二次侧低电压处取得电压信号进行数据分析和处理。针对低压侧电能质量测试仪A级仪器频率范围要求为0-2500Hz，当Uh≥1%Un时，允许误差为5%Uh，仪器的相角测量误差不大于±5°或±1°。也就是说，二次侧谐波测量设备并不对谐波测量引起过多的误差，设备可以反映CVT二次侧基波电压及谐波电压的幅值及相位的真实水平。由以上分析可知，谐波测量的误差主要集中在互感器自身。因此，国家标准GB/T 14549-1993《电能质量公用电网谐波》明确规定：“电容式电压互感器不能用于谐波测量”。 针对提高CVT测量谐波的精度和可信度。目前主要通过三个方面对CVT进行研究。第一个方面是CVT谐波传递特性的研究，对于传递特性的研究主要目的是揭示CVT 对谐波的传递规律及畸变的程度并对其量化。第二个方面是基于CVT模型的谐波电压测量方法。研究目的是在利用不同厂家不同类型CVT 谐波传递特性基础上，研究在不增加额外测量单元的前提下校正谐波测量值，这是解决目前 CVT 不能用于谐波测量的关键。第三方面是基于CVT模型的谐波电压测量装置研发。对于谐波测量方法是否适合现场实际的使用，谐波测量装置的实现是必须有应用效果验证环节。 2非线性负载环境下CVT传变等效模型及谐波传递特性研究 CVT谐波传递特性的研究，CVT传递特性的研究可以揭示 CVT 对谐波的传递规律及畸变的程度，有效的对现有 CVT 谐波测量方法、装置改进或对测量结果进行修正提供理论支持。由于CVT测量谐波时产生较大的畸变，导致其测量结果远远偏离实际，国内外很早就开始进行CVT谐波测量的研究，但是大多是基于定性分析。近年来，国内外不断开展对于CVT的定量影响规律研究，其内容主要包括： 1）电容式电压互感器高频等效模型的研究：以CVT的基本结构为研究对象，利用等效电路分析的方法，根据其实际应用的典型接线方式和现场应用条件，考虑在不同频率下CVT工作时，可能影响其工作特性的各种因素，构建其等效电路，并运用电工原理的电网络分析方法，获得其端口传递函数，建立其在不同情况下的等效模型。 2）不同因素对CVT变比频率响应特性的影响及其影响规律的研究。根据建立的CVT等效电路模型，应用复频域分析方法，对CVT谐波频率范围内的幅频特性、相频特性进行分析。分析中通过对单变量波动和多变量波动等情况下，CVT模型参数变化对各次谐波的测量产

机器视觉技术发展现状文献综述 (2)

机器视觉技术发展现状 人类认识外界信息的80%来自于视觉，而机器视觉就是用机器代替人眼来做测量和判断，机器视觉的最终目标就是使计算机像人一样，通过视觉观察和理解世界，具有自主适应环境的能力。作为一个新兴学科，同时也是一个交叉学科，机器视觉是通过对相关的理论和技术进行研究，从而建立由图像或多维数据中获取“信息”的人工智能系统，其特点是可提高生产的柔性和自动化程度。目前机器视觉技术已经在很多工业制造领域得到了应用，并逐渐进入我们的日常生活。 一、机器视觉简介 机器视觉就是用机器代替人眼来做测量和判断。机器视觉主要利用计算机来模拟人的视觉功能，再现于人类视觉有关的某些智能行为，从客观事物的图像中提取信息进行处理，并加以理解，最终用于实际检测和控制。机器视觉是一项综合技术，其包括数字处理、机械工程技术、控制、光源照明技术、光学成像、传感器技术、模拟与数字视频技术、计算机软硬件技术和人机接口技术等，这些技术相互协调才能构成一个完整的工业机器视觉系统[1]。 机器视觉强调实用性，要能适应工业现场恶劣的环境，并要有合理的性价比、通用的通讯接口、较高的容错能力和安全性、较强的通用性和可移植性。其更强调的是实时性，要求高速度和高精度，且具有非接触性、实时性、自动化和智能高等优点，有着广泛的应用前景[1]。 一个典型的工业机器人视觉应用系统包括光源、光学成像系统、图像捕捉系统、图像采集与数字化模块、智能图像处理与决策模块以及控制执行模块。通过CCD或CMOS摄像机将被测目标转换为图像信号，然后通过A/D 转换成数字信号传送给专用的图像处理系统，并根据像素分布、亮度和颜色等信息，将其转换成数字化信息。图像系统对这些信号进行各种运算来抽取目标的特征，如面积、数量、位置和长度等，进而根据判别的结果来控制现场的设备动作[1]。 机器视觉一般都包括下面四个过程：

反求设计

反求设计 1 反求设计理论（1/4） 2实验设备体系参数（1/4） 3 过程步骤（1/4） 4 报告（1/4） 反求设计 一．反求设计理论的分析 1.1反求工程的概念与内容 人们通常所称的设计，一般均指正向设计。先是市场调研设计要求，然后设计师创造性的劳动，最后完成产品的设计。而反求工程则是在己知某种产品的有关信息(包括硬件、软件、照片、广告、情报等)的条件下，以方法学为指导，以现代设计理论、方法、技术为基础，运用各种专业人员的工程设计经验、知识和创新思维，回溯这些信息的科学依据，即寻求这些信息的先进性、积极性、合理性、改进的可能性等等，达到充分消化和吸收，然后在此基础上改进、挖潜进行再创造，反求工程是己有设计的设计。 反求工程涉及的内容比较广泛，包括几何形状反求、材料反求、工艺反求等许多方面。一般可以按反求对象分为以下三类: 实物反求；软件反求；影像反求。从狭义上说，反求工程主要指几何形状反求。传统的几何形状反求的工作流程如下： 图1.1传统几何形状反求的工作流程 这种反求方式往往带来以下问题：a.仿制精度不足，翻制模具和手工测绘难以保证精度；b.加工工艺复杂，需要经验丰富的熟练技工；c.处理方式有限，对于一些复杂曲面难以加工；d.花费成本太大，需要多种加工设备和工具；e.开发手工样品或 成品 翻制石膏模 手工测绘 仿削机1:1加工 手工图纸 仿制品 改进性产品

周期长，模具的制造要耗费大量的工时；f.改变设计困难，不便对产品进行改进。 总之传统的反求方式使得设计制造与开发产品的效率很低，而且主要是用来仿制已有产品，难以作为一种创新设计手段。这些问题使反求工程的应用范围也因此受到了很大限制。 近十几年来，随着信息技术、测控技术、计算机技术的曲面重构技术、快速原型制造等技术的发展与兴起，反求工程技术也得到了迅速的发展，并广泛地应用于机械、家电、航空、汽车、轻工、医疗等领域。较之于传统的反求技术，速度大为提高。 现有的反求工程就是指根据先进的测量设备从实物模型测得的数据，构造出该物体CAD 模型，继而将这些模型和设计表征用于产品的分析和制造。它可以方便快捷地提取难以用CAD 设计的零件以及艺术模型的数据。它在产品快速设计与快速制造方面具有重要意义。 目前反求工程的工作流程如下： 图1.2目前几何形状反求工程的工作路线 二．反求设计实验室体系建立 2.1逆向工程系统组成 逆向工程的系统组成主要包括以下几个方面： 1）测量测头 分接触式和非接触式； 2）测量机 有三坐标测量机、多轴关节式机械臂及激光追踪站等； 3）数据处理软件； 4）模型重建软件(CAD/CAM) 模型重建软件包括三类，一是用于正向设计的CAD/CAE/CAM 软件，但数据处理和逆向造型功能有限；二是集成有逆向功能模块的正向CAD/CAE/CAM 软件；三是专用产品数据管理（PDM ）等软件； 手工样品或成品 三维扫描 扫描数据 CAD/NC 制作 模具设计 CAD 曲面重建 CAD/NC 制作 母模 快速原型制造 零件 复制

电子测试技术的应用与发展

电子测试技术的应用与发展 ——结合一种具体电子测试仪器说明其原理、结 构、应用与发展 班级：电信0603姓名：贾琳琳学号：20060915 摘要：电子测试技术是一门以测试信息为主的科学门类，它阐述了各种电子仪器的基本原理和方法，并重点介绍了测试信号的获取，及它在现实生活和军事中的应用。本文主要介绍了电子测试技术的的意义，发展和重要性，以及在国家经济发展中所发挥的作用，然后又综述《现代电子测试技术》这门课程所介绍的主要内容，最后着重介绍光元器件分析仪的工作原理、结构与应用。 著名科学家门捷列夫说过：“没有测量就没有科学”。测试技术和仪器是科学研究中信息的获取、处理和显示的重要手段，是人们认识客观世界并取得定性或定量信息的基本方法，是信息工程的源头和重要组成部分。随着科学信息的快速发展，对测试技术的要求逐步提高，电子测试技术必将成为新时代的重点学科，并将其应用于学习、生活、科研的各个领域。电子测试技术及仪器是指利用现代电子技术对电量和非电量进行测量的方法与设备。电子测量技术与仪器一般包含能量的测量、产生能量的信号的测量以及传输信号的网络的测量；定量测量侧重于量的精准确定；电子测试技术覆盖的面更宽，除了上述测量外，还包括了信息的测量，如软件协议测量、硬件故障诊断等 这种科学的方法包含了一系列测试技术，这种手段包含了相关门类的仪器。测试技术和仪器是物质信息的获取、处理与输出的方法和手段。科技要发展，测试须先行。现代科技发展依赖于先进的测试技术与仪器的发展，现代制造业无论是研发、中试，还是生产过程控制、产品检测和维护都需要先进的科学仪器作为技术和测试手段。21世纪，面对国际科学技术发展趋势，越来越多的国家都把大力加强测试技术与仪器科学作为一种国家发展战略，对大至宇宙、小到基本粒子的物质世界奥秘的探寻，从信息、材料、生物、环境、能源到多学科交叉等领域的科技前沿，均对测试技术与仪器提出了越来越高的先行需求。它是进行军事装备研究，新产品试制和开发，以及生产与维护运转中不可缺少的测试手段和工具。一切重大的科学技术成就都与测试技术和测试仪器有直接关系。因此，电子测试技术及仪器的水平常常是衡量一个国家科技发展和生产技术的重要标志，也是军事实力的重要表现。 在科学技术发展的今天，测试工作将处于各种现代军事装备系统设计和制造的首位，并成为生产率、制造能力及实用性水平的重要标志。据有关资料报道：目前，测试成本达到所研制的军事装备系统总成本的50％，甚至70％；而且，编制测试程序所花的时间比系统设计所花的时间更长。因此，在未来激烈竞争的世界中，测试将与现代军事装备系统的设计和制造构成为一个完整的整体，是保证现代军事装备系统实际性能指标的重要手段，电子测试技术和仪器是直接或间接地为军事目的服务的，而且，测试仪器本身也是军事装备中的重要组成部分。因此，一个国家要在军事上实现现代化，则必须具有先进的军事测试技术来予以保证。而《现代电子测试技术》这门课程也突出了军事应用中的先进测试技术及仪器，应用范围更广，它不仅深入介绍了电子测量的基本原理和技术方法，电子仪器及测试系统的组成及工作原理，而且还介绍电子测量中的误差分析和数据处理的能力，以及学会把电子测量技术，电子仪器和测量系统应用到实际中的基本

超声波测距技术综述

文献综述 题目超声波测距技术综述学生姓名 专业班级 学号 院（系）电气信息工程学院指导教师 完成时间2014 年06月01日

超声波测距技术综述 摘要 我们把频率高于20000赫兹的声波称为“超声波”。超声波具有指向性强，能量消耗缓慢，在介质中传播的距离较远等特点，同时它是一种非接触式的检测方式，不受光线、被测对象颜色等影响，因此经常被用于距离的测量。超声测距技术在工业现场、车辆导航、水声工程等领域都具有广泛的应用价值，目前已应用于物位测量、机器人自动导航以及空气中与水下的目标探测、识别、定位等场合。因此，深入研究超声波测距的理论和方法具有重要的实践意义。 关键词超声波超声波测距车辆导航物位测量

1 引言 1.1 超声波简介 一般认为，关于超声的研究最初起始于1876年F1Galton的气哨实验。当时Galton 在空气中产生的频率达300K Hz,这是人类首次有效产生的高频声。而科学技术的发展往往与一些偶然的历史事件相联系。对超声的研究起到极大推动作用的是,1912年豪华客轮Titanic号在首航中碰撞冰山后的沉没，这个当时震惊世界的悲剧促使科学家们提出用声学方法来预测冰山，在随后的第一次世界大战中，对超声的研究得以进一步的促进。 近些年来，随着超声技术研究的不断深入，我们把频率高于20000赫兹的声波称为“超声波”。再加上其具有的高精度、无损、非接触等优点，超声的应用变得越来越普及。目前已经广泛的应用在机械制造、电子冶金、航海、航空、宇航、石油化工、交通等工业领域。此外在材料科学、医学、生物科学等领域中也占据重要地位。 而我国，关于超声波的大规模研究始于1956年。迄今，在超声的各个领域都开展了研究和应用，其中有少数项目已接近或达到了国际水平。 1.2 超声波测距简介 超声测距指的是利用超声波的反射特性进行距离测量，是一种非接触式的检测方式。与其它方法相比，如电磁的或光学的方法，它不受光线、被测对象颜色等影响。对于被测物处于黑暗、有灰尘、烟雾、电磁干扰、有毒等恶劣的环境下有一定的适应能力。特别是应用于空气测距，由于空气中波速较慢，其回波信号中包含的沿传播方向上的结构信息很容易检测出来，具有很高的分辨力，因而其准确度也较其它方法为高。超声波测距仪，可以应用于汽车倒车、建筑施工工地以及一些工业现场的位置监控和移动机器人的研制上，也可在潮湿高温，多尘等恶劣环境下工作。例如：液位、厚度、管道长度等场合。 超声波测距作为一种典型的非接触测量方法，在很多场合，诸如工业自动控制，建筑工程测量，机器人视觉识别，倒车防撞雷达，海洋测量，物体识别等方面得到广泛的应用。超声波具有指向性强、能量消耗缓慢且在介质中传播的距离较远的优点。与激光测距、红外线测距相比,超声波对外界光线、色彩和电磁场不敏感,更适于黑暗、

图像纹理检测与特征提取技术研究综述

龙源期刊网 https://www.docsj.com/doc/6214831179.html, 图像纹理检测与特征提取技术研究综述 作者：李秀怡 来源：《中国管理信息化》2017年第23期 [摘要] 图像纹理作为图像数据的重要信息，是符合人类视觉特征的重要信息之一。纹理 检测与特征提取是纹理分类与分割的基础前提，可以应用到医疗、工业、农业、天文等多个领域，也是近几十年来一个经久不衰的热点研究。随着图像处理领域各种技术的发展，纹理特征分析提取方法也得到不断创新。文章在对相关文献进行调研的基础上，叙述了纹理特征提取方法的发展历程及研究现状，并重点对近十年纹理特征提取方法进行了论述，最后指出了该领域的发展趋势及问题。 [关键词] 图像纹理；特征提取；小波；支持向量机 doi ： 10 . 3969 / j . issn . 1673 - 0194 . 2017. 23. 088 [中图分类号] TP311 [文献标识码] A [文章编号] 1673 - 0194（2017）23- 0175- 04 1 引言 随着大数据时代的到来，相对于一般数据，图像信息作为一种更直观更形象的数据表现形式，其应用已经深入到医学、工业、航空、农业等各行业领域中。而纹理作为图像的重要特征之一，可以充分反映图像的整体特征，因此也成为了诸多图像后处理技术所必备的研究条件。但是，纹理的复杂多样性使得研究者们对其分析和准确识别是非常困难。而解决这个困难的方法之一是对图像提取纹理，然后对提取的纹理进行分析研究。这也是模式识别、图像检索、和计算机视觉等研究的基础。在纹理研究的每个阶段内，随着国内外学者研究对图像纹理提取模型及算法的不断创新，以及纹理提取的广泛的应用价值，促使着大家对这一领域进行更深入的研究。 2 纹理的基本定义及特性 目前，人们对纹理的精确定义还没有完全统一，当前几个类别的定义基本上按不同的应用类型形成相对的定义。一般认为，纹理是图像色彩或者灰度在空间上的重复或变化形成纹理。通常，人们将组成纹理的基本单元称为纹理基元或纹元（texture element）。 尽管关于纹理的定义尚未统一，但人们对纹理信息所具有的如下特性达成共识： （1）纹理基元是纹理存在的基本元素，并一定是按照某种规律排列组合形成纹理；（2）纹理信息具有局部显著性，通常可以表现为纹理基元序列在一定的局部空间重复出现；（3）纹理有周期性、方向性、密度、强度和粗糙程度等基本特征，而与人类视觉特征相一致的周期

基于单片机的电压测量系统设计【文献综述】

毕业设计文献综述 题目：基于单片机的电压测量系统设计 专业：电子信息工程 1前言部分 电子测量是泛指以电子技术为基础手段的一种测量技术。它是测量学和电子学相互结合的产物。电子测量除具体运用电子科学的原理、方法和设备对各种电量、电信号及电路元器件的特性和参数进行测量外，还可以通过各种敏感器件和传感装置对非电量进行测量，这种测量方法往往更加方便、快捷、准确，有时是用用其他测量方法不可替代的。近几十年来计算机技术和微电子技术的迅猛发展为电子测量和测量仪器增添了巨大活力。电子计算机尤其是尤其是微型计算机与电子测量仪器相结合，构成了一代崭新的仪器和测试系统，即人们通常所说的“智能仪器”和“自动测试系统”，它们能够对若干电参数进行自动测量，自动量程选择，数据记录和处理，数据传输，误差修正，自检自校，故障诊断及在线测试等，不仅改变了若干传统测量的概念，更对整个电子技术和其他科学技术产生了巨大的推动作用。现在，电子测量技术（包括测量理论、测量方法、测量仪器装置等）已成为电子科学领域重要且发展迅速的分支学科。 电压是属于电子测量中一个重要的组成部分。了解，测出各种电压的值，有助于让我们更加安全、方便的使用电压。因此研究电压的测量值具有重要价值。 电压，也称作电势差或电位差，是衡量单位电荷在静电场中由于电势不同所产生的能量差的物理量。电压的基本概念电压是指电路中两点A、B之间的电位差(简称为电压)，其大小等于单位正电荷因受电场力作用从A点移动到B点所作的功，电压的方向规定为从高电位指向低电位的方向。电压的国际单位制为伏特(V)，常用的单位还有毫伏(mV)、微伏(μV)、千伏(kV)等，直流电压与交流电压如果电压的大小及方向都不随时间变化，则称之为稳恒电压或恒定电压，简称为直流电压，用大写字母U表示。如果电压的大小及方向随时间变化，则称为变动电压。对电路分析来说，一种最为重要的变动电压是正弦交流电压(简称交流电压)，其大小及方向均随时间按正弦规律作周期性变化。交流电压的瞬时值要用小写字母u或u(t)表示。 电压在国际单位制中的主单位是伏特（V），简称伏，用符号V表示。[1]1伏特等于对每1库仑的电荷做了1焦耳的功，即1 V = 1 J/C。强电压常用千

数字电压表的文献综述

文献综述 一．前言 发展历程 数字电压表在1952年由美国NLS公司首次从电位差计的自动化过程中研制成功。50多年来，数字电压表有了不断的进步和提高。数字电压表刚开始是4位显示，然后是5位、6位，而现在发展到7位、8位数码显示；从最初的一两种类型发展到原理不同的几十种类型；从最早的采用继电器、电子管发展到全晶体管、集成电路、微处理器化；从一台仪器只能测一到两种参数到能测几十种参数的多用型；显示器件也从辉光数码管发展到等离子体管、发光二极管、液晶显示器等。数字电压表的体积和功耗越来越小，重量不断变轻，价格也逐步下降，可靠性越来越高，量程范围也逐步扩大。 DVM的高速发展，使它已成为实现测量自动化、提高工作效率不可缺少的仪表，现在已经广泛应用于电子、电工测量，自动化测试系统等领域。故数字电压表已成为一种必不可少的测量仪器。本设计是基于单片机AT89C51的数字电压表。硬件电路设计简单，具有读数方便、误差小、稳定性高等特点，具有较高应用价值，特别适合平常简单的测量。采用智能化的数字仪器将是必然的趋势，它们不仅能提高测量准确度，而且能提高电测量技术的自动化程序，可以扩展成各种通用数字仪表、专用数字仪表及各种非电量的数字化仪表(如：温度计、湿度计、酸度计、重量、厚度仪等)，几乎覆盖了电子电工测量、工业测量、自动化仪表等各个领域。从而提高计量检定人员的工作效率。 二．正文 1.DVM简介 数字电压表（Digital Voltmeter）简称DVM，是采用数字化的测量技术,将连续的模拟量转换成为离散的数字形式并加以显示的电子测量仪表。传统的指针式电压表功能单一、精度低，不能满足数字化时代的需求。数字电压表具有以下九大特点：1. 显示清晰直观，读数准确；2. 准确度高；3. 分辨率高；4. 测量范围宽；5. 扩展能力强；6. 测量速率快；7．输入阻抗高；8. 集成度高，微功耗；9. 抗干扰能力强。采用单片机的数字电压表不仅精度高、抗干扰能力强，

图像局部特征点检测算法综述

图像局部特征点检测算法综述 研究图像特征检测已经有一段时间了，图像特征检测的方法很多，又加上各种算法的变形，所以难以在短时间内全面的了解，只是对主流的特征检测算法的原理进行了学习。总体来说，图像特征可以包括颜色特征、纹理特等、形状特征以及局部特征点等。其中局部特点具有很好的稳定性，不容易受外界环境的干扰，本篇文章也是对这方面知识的一个总结。 本篇文章现在(2015/1/30)只是以初稿的形式，列出了主体的框架，后面还有许多地方需要增加与修改，例如2013年新出现的基于非线性尺度空间的KAZE特征提取方法以及它的改进AKATE等。在应用方面，后面会增一些具有实际代码的例子，尤其是基于特征点的搜索与运动目标跟踪方面。 1. 局部特征点 图像特征提取是图像分析与图像识别的前提，它是将高维的图像数据进行简化表达最有效的方式，从一幅图像的M×N×3的数据矩阵中，我们看不出任何信息，所以我们必须根据这些数据提取出图像中的关键信息，一些基本元件以及它们的关系。 局部特征点是图像特征的局部表达，它只能反正图像上具有的局部特殊性，所以它只适合于对图像进行匹配，检索等应用。对于图像理解则不太适合。而后者更关心一些全局特征，如颜色分布，纹理特征，主要物体的形状等。全局特征容易受到环境的干扰，光照，旋转，噪声等不利因素都会影响全局特征。相比而言，局部特征点，往往对应着图像中的一些线条交叉，明暗变化的结构中，受到的干扰也少。 而斑点与角点是两类局部特征点。斑点通常是指与周围有着颜色和灰度差别的区域，如草原上的一棵树或一栋房子。它是一个区域，所以它比角点的噪能力要强，稳定性要好。而角点则是图像中一边物体的拐角或者线条之间的交叉部分。 2. 斑点检测原理与举例 2.1 LoG与DoH 斑点检测的方法主要包括利用高斯拉普拉斯算子检测的方法（LOG）,以及利用像素点Hessian矩阵（二阶微分）及其行列式值的方法（DOH）。 LoG的方法已经在斑点检测这入篇文章里作了详细的描述。因为二维高斯函数的拉普拉斯核很像一个斑点，所以可以利用卷积来求出图像中的斑点状的结构。 DoH方法就是利用图像点二阶微分Hessian矩阵：

反求工程及其关键技术概述

反求工程及其关键技术概述 逆向工程(Reverse Engineering)，又称反求工程或反求设计，是将已有产品模型或实物模型转化为工程设计模型和概念模型，在此基础上对已有产品进行解剖、深化和再创造，是对已有设计的设计。其目的是为了改善技术水平，缩短产品生产周期，提高生产率，增强经济竞争力。 在科学技术高速发展的今天，世界范围内新的科技成果层出不穷，它们为发展生产力、推动社会进步做出了杰出的贡献。中国在机械工程领域起步较晚，基础较为薄弱，因此充分地、合理地利用这些科技成果，更快的获得世界上较为先进的技术成果。反求工程的应用对于我国科技进步，推动经济建设和发展有着重要的现实意义。 在我国最早提出“反求工程”概念并倡导推广的学者是著名的科学学专家夏禹龙、刘吉、冯之浚、张念椿等。早在1983 年第三次全国科学学和科技政策学术讨论会上他们就提出了“反求工程”的概念。近20 多年来，随着数字技术的快速发展和应用，给反求工程提供了前所未有的技术手段，直接导致反求工程的实践水平越来越高，反求工程的研究成果也越来越多，与之相配套的各种技术手段也趋于成熟。 反求工程的关键技术包括数据采集、数据处理，模型重建、模型精度分析等。为了更加全面的了解当今我国学者在各个领域所取得的进展，我选读了2010年至2011年所发表的部分论文，并将读后收获记录如下。 一、数据采集方面 数据采集即获取实体模型的几何参数，是反求工程CAD建模的首要环节。对自由曲面零件的测量是实现数据采集的有效手段。根据被测物的CAD模型是否已知，可将自由曲面的测量分为CAD模型已知的测量和CAD模型未知的测量。这两种测量的目的不同，测量的策略也有所不同：前者主要是为了检验和保证产品的精度要求；而后者主要是根据测量所获得的零件表面的测点数据实现曲面重建，以便利用CAD/CAM技术进行模型修改、零件设计、数控加工指令的生成及误差分析等处理。 对于CAD模型已知的自由曲面的测量，其关键问题是如何高效、可靠、安全地获取待测曲面的几何形状信息。对自由曲面进行测量时，采用等间距测量是最简单易行的测量方法，但为了保证测量准确度就必须缩小测量间距，这使得测量效率显著降低，并增加了后续的误差评定等工作的难度。一种理想的方法就是使测点分布的疏密随曲面曲率变化而变化，曲率越大，测点应越密；反之则越疏，从而较好地反映待测曲面的几何形状信息，实现测点的自适应分布。而对于CAD 模型未知的自由曲面零件的测量，应主要考虑如何根据已测点的信息来对自由曲

电参数测量系统设计【文献综述】

毕业设计开题报告 电子信息工程 电参数测量系统设计 1、前言 本课题主要研究的是基于DSP芯片和单片机的交流电参数测量系统的设计与应用。该设计是以单片机为核心的对电量进行测量的系统。该系统具有结构简单、操作方便、成本低廉等特点，着重介绍其硬件和软件设计方法。利用单片机的控制运算功能，以软件代替硬件电路，用软件计算分析出各种有效值，使硬件电路大大简化。 电能是人们日常生活和工业生产中的主要能源之一，在现代社会中起着越来越重要的作用。电能和其他商品一样，要经过生产、销售和消费。点能表是计量电能的一种仪表，其准确度关系到电能生产者和消费者的切身利益，影响着电能管理的效率和科学化水平。于是，电量测量仪随之而产生，成为计量单位和供电部门重要的测试仪器。 电量测量仪器的发展经历了以下三个阶段:指针式仪表，数字测量仪表，智能仪器，本文设计基于AT89C52单片机的智能电量测量仪器。 电量测量与各个学科、各个行业的关系十分密切。电量测量是获取信息的重要手段，在工农业生产、科学技术研究、国防现代化建设等各个领域有极为广泛的应用。电量测量技术和电子仪器早已成为一种各行各业所需的通用技术和通用设备。同时它还是一个把电子、计算机、通信与控制等电子信息专业知识综合应用在测量科学技术中，而形成的一个独具特色的学科。其特点是综合性强、实践性突出、应用面广泛。我们通过对电量测量的学习，不仅能获得电子测量技术和仪器方面的基础知识和掌握一门通用技术，而且可以培养综合应用能力与实践能力[1-5]。 2、主题 2.1研究背景及意义 单片微型计算机简称单片机，是典型的嵌入式微控制器，常用英文字母的缩

写MCU表示单片机，它最早是被用在工业控制领域。单片机由芯片内仅有CPU 的专用处理器发展而来。最早的设计理念是通过将大量外围设备和CPU集成在一个芯片中，使计算机系统更小，更容易集成进复杂的而对体积要求严格的控制设备当中。 单片机具有体积小、功耗低、控制功能强、扩展灵活、微型化和使用方便等优点，广泛应用于仪器仪表中，结合不同类型的传感器，可实现诸如电压、功率、频率、湿度、温度、流量、速度、厚度、角度、长度、硬度、元素、压力等物理量的测量。采用单片机控制使得仪器仪表数字化、智能化、微型化，且功能比起采用电子或数字电路更加强大。例如精密的测量设备（功率计，示波器，各种分析仪）。 DSP芯片，也称数字信号处理器，是一种具有特殊结构的微处理器。DSP芯片的内部采用程序和数据分开的哈佛结构，具有专门的硬件乘法器，广泛采用流水线操作，提供特殊的DSP指令，可以用来快速的实现各种数字信号处理算法。根据数字信号处理的要求，DSP芯片一般具有如下的一些主要特点：（1）在一个指令周期内可完成一次乘法和一次加法。 （2）程序和数据空间分开，可以同时访问指令和数据。 （3）片内具有快速RAM，通常可通过独立的数据总线在两块中同时访问。 （4）具有低开销或无开销循环及跳转的硬件支持。 （5）快速的中断处理和硬件I/O支持。 （6）具有在单周期内操作的多个硬件地址产生器。 （7）可以并行执行多个操作。 （8）支持流水线操作，使取指、译码和执行等操作可以重叠执行。 DSP芯片的优点有：大规模集成性、稳定性好、精度高、可编程性、高速性能、可嵌入性以及接口和集成方便。 DSP的芯片的缺点有：成本较高、高频时钟的高频干扰、功率消耗较大等。 DSP芯片的主要应用领域有：信号处理、图像处理、仪器、声音语言、控制、军事、通讯、医疗、家用电器等[6-9]。 2.2 国内外研究现状 国内单片机的使用现状，基本上还以51系列为主的。其实这很普遍，

图像边缘检测技术综述

第 42 卷增刊 1 中南大学学报(自然科学版) V ol.42 Suppl. 1 2011 年 9 月 Journal of Central South University (Science and Technology) Sep. 2011 图像边缘检测技术综述 王敏杰 1 ，杨唐文 1, 3 ，韩建达 2 ，秦勇 3 (1. 北京交通大学 信息科学研究所，北京，100044； 2. 中国科学院沈阳自动化研究所 机器人学国家重点实验室，辽宁 沈阳，110016； 3. 北京交通大学 轨道交通控制与安全国家重点实验室，北京，100044) 摘要：边缘检测是图像处理与分析中最基础的内容之一。首先介绍了几种经典的边缘检测方法，并对其性能进行 比较分析；然后，综述了近几年来出现的一些新的边缘检测方法；最后，对边缘检测技术的发展趋势进行了展望。 关键词：数字图像；边缘检测；综述 中图分类号：TP391.4 文献标志码：A 文章编号：1672?7207(2011)S1?0811?06 Review on image edge detection technologies W ANG Min-jie 1 , Y ANG Tang-wen 1,3 , HAN Jian-da 2 ,QIN Y ong 3 (1.Institute of Information Science，Beijing Jiaotong University, Beijing 100044, China? 2.State Key Laboratory of Robotics, Shenyang Institute of Automation, Chinese Academic of Science,Shenyang 110016, China? 3.State Key Laboratory of Rail Traffic Control and Safety, Beijing Jiaotong University, Beijing 100044, China) Abstract: Edge detection is one of the most fundamental topics in the research area of image processing and analysis. First, several classical edge detection methods were introduced, and the performance of these methods was compared? then, several edge detection methods developed in the latest years were reviewed? finally, the trend of the research of the image edge detection in the future was discussed. Key words:digital image?edge detection?review 图像是人们从客观世界获取信息的重要来源 [1?2] 。 图像信息最主要来自其边缘和轮廓。所谓边缘是指其 周围像素灰度急剧变化的那些象素的集合，它是图像 最基本的特征。边缘存在于目标、背景和区域之 间 [3?4] ，它是图像分割所依赖的最重要的依据。边缘检 测 [5?8] 是图像处理和计算机视觉中的基本问题， 图像边 缘检测是图像处理中的一个重要内容和步骤，是图像 分割、目标识别等众多图像处理的必要基础 [9?10] 。因 此，研究图像边缘检测算法具有极其重要的意义。 边缘检测是计算机视觉和图像处理领域的一项基 本内容。准确、高效地提取出边缘信息一直是该领域 研究的重点内容 [11] 。最初的经典算法可分为边缘算子 法、曲面拟合法、模板匹配法、门限化法等。近年来， 随着数学理论和人工智能的发展，又出现了一些新的 边缘检测的算法 [12?13] ，如基于数学形态学的边缘检 测 [14] 、小波变换和小波包变换的边缘检测法 [15] 、基于 模糊理论的边缘检测法 [16?17] 、基于神经网络的边缘检 测法 [18] 、基于分形几何的边缘检测算法 [19] 、基于遗传 算法的边缘检测法 [20?21] 、漫射边缘的检测方法 [22] 、多 尺度边缘检测技术 [23] 、亚像素边缘的定位技术 [24] 、 收稿日期：2011?04?15；修回日期：2011?06?15 基金项目：轨道交通控制与安全国家重点实验室开放基金资助项目(RCS2010K02)；机器人学国家重点实验室开放基金资助项目(RLO200801)；北 京交通大学基本科研业务费资助项目(2011JBM019) 通信作者：王敏杰(1988－)， 女， 黑龙江五常人， 硕士研究生， 从事图像处理和计算机视觉研究； 电话： 010-51468132； E-mail: wangminjie1118@https://www.docsj.com/doc/6214831179.html,

反求工程

反求工程 摘要：本文详细介绍了反求工程的含义、方法、发展等情况，对于反求工程的应用以及涉及到知识产权的问题也一并作了概述。从一个较高的层面全面的介绍反求工程，注重对概念及思想、理论的探索，而不是直接的方法论。从某种意义上讲，这应该是一篇介绍反求工程的文章，不论是对其意义还是对其方法都作了概述，指引读者向着更深的层次前进。 关键词：反求工程技术创新 Abstract: This paper introduces the meaning of reverse engineering, the method, the development and so on, for reverse engineering application and related to intellectual property is also a and summarized. From a higher level comprehensive introduction reverse engineering, pays great attention to the concept and idea, theoretical exploration, not directly methodology. In a sense, this should be an introduction reverse engineering of the article, whether for its meaning or the methods were reviewed, directs readers to deeper levels of forward. Keywords: Reverse Engineering Technology Innovation 1.序言 反求工程（Reverse Engineering，RE），也称逆向工程、反向工程，是指用一定的测量手段对实物或模型进行测量，根据测量数据通过三维几何建模方法重构实物的CAD模型的过程，是一个从样品生成产品数字化信息模型，并在此基础上进行产品设计开发及生产的全过程。 2基本介绍 反求工程（Reverse Engineering）这一术语起源于20世纪60年代，但对它从工程的广泛性去研究，从反求的科学性进行深化还是从20世纪90年代初刚刚开始。反求工程类似于反向推理，属于逆向思维体系。它以社会方法学为指导，以现代设计理论，方法，技术为基础，运用各种专业人员的工程设计经验，知识和创新思维，对已有的产品进行解剖，分析，重构和再创造，在工程设计领域，它具有独特的内涵，可以说它是对设计的设计。

高电压测量方法概述

高电压测量方法概述 球隙法测量高电压是试验室比较常用的方法之一。空气在一定电场强度下，才能发生碰撞游离。均匀电场下空气间隙的放电电压与间隙距离具有一定的关系。可以利用间隙放电来测量电压，但绝对的均匀电场是不易做到的，只能做到接近于均匀电场。测量球隙是由一对相同直径的金属球所构成。加压时，球隙间形成稍不均匀电场。当其余条件相同时，球间隙在大气中的击穿电压决定于球间隙的距离。对一定球径，间隙中的电场随距离的增长而越来越不均匀。被测电压越高、间隙距离越大。要求球径也越大。这样才能保持稍不均匀电场。球隙法测量接线如图1所示。 测量球隙作为一种高电压测量方法的优缺点进行比较。其优点是：可以测量稳态高电压和冲击电压的幅值，是直接测量超高压的重要设备。结构简单，容易自制或购买，不易损坏。有一定的准确度，测量交流及冲击电压时准确度在3％以内。球隙法测量的缺点是：测量时必须放电放电时将破坏稳定状态可能引起过电压。气体放电有统计性。数据分散，必须取多次放电数据的平均值，为防止游离气体的影响，每次放电间隔不得过小。且升压过程中的升压速度应较缓慢，使低压表计在球隙放电瞬间能准确读数，测量较费时间。实际使用中，测量稳态电压要作校订曲线，测量冲击电压要用50％放电电压法。手续都较麻烦。被测电压越高，球径越大，目前已有用到直径为±3m的铜球，不仅本身越来越笨重，而且影响建筑尺寸。 静电压表法测量原理是加电压于两电极，由于两电极上分别充上异性电荷，电极就会受到静电机械力的作用，测量此静电力的大小或是由静电力产生的某一极板的偏移(或是偏转)就能够反映所加电荷的大小。 静电电压表有两种类型，一种是绝对静电电压表，另一种是非绝对的静电电压表，由于绝对静电电压表结构和应用都非常复杂。在工程上应用较多的还是构造相对简单的非绝对静电电压表，其测量不确定度为1％～3％。量程可达1000kV。此种测量表测量时可动电极有位移。可动电极移动时，张丝所产生的扭矩或是弹簧的弹力产生了反力矩，当反力矩和静电场的力矩相平衡时，可动电极的位移达到一个稳定值。与可动电极相连接在一起的指针或反射光线的小镜子就指出了被测电压的数值。静电电压表从电路中吸取的功率相当小，当测量交流电压时，表计通过的电容电流的多少决定于被测电压频率的高低以及仪器本身电容的大小，由于仪表的电容一般仅有几皮法到几十皮法，所以吸取的功率十分的微小，因此静电电压表的内阻抗极大。通常还可以把它接到分压器上来扩大其电压量程，目前国内已生产有250～500kV的静电电压表。

车流量检测技术综述

车流量检测技术综述 前言 城市智能交通已逐步得到社会各界的广泛关注，如何通过智能交通系统建设来缓解日益严重的交通问题已成为交通领域的研究热点。车流量检测系统是智能交通(ITS)的基础部分，在城市道路建设、国道高速公路建设、隧道桥梁建设以及交通流的基础理论研究中占有很重要的地位。近年来，逐渐发展起来了以空气管道检测技术、磁感应检测技术、波频检测技术和视频检测技术等为代表的多种交通检测技术。车流量检测主要是通过各种传感设备对路面行驶车辆进行探测，获取相关交通参数，以达到对公路各路段交通状况及异常事件的自动检测、监控、报警等目的。 较其它方法而言，基于视频图像的检测技术涉及到视频采集、通信传输、图像处理、人工智能以及计算机视觉等多个学科，具有安装维修灵活、成本低、应用范围广、可拓展性强和交通管理信息全面等优点，并已经在国内外高速公路和公路的交通监控系统中得到应用。常用的基于视频图像的车辆检测算法有：灰度法、背景差法、相邻帧差法、边缘检测法等。随着图像处理技术、计算机视觉、人工智能的发展和硬件处理速度的提高，基于视频图像的车流量检测技术得到了广泛的应用。本文对各种车流量检测方法进行了综述，并对基于视频图像的车流量检测研究工作进行了展望。 1 传统车流量检测方法 按照车辆信息获取方式的不同，实际应用当中已经产生了空气管道检测技术、磁感应检测技术和波频检测技术。 1.1 空气管道检测技术 空气管道检测是接触式的检测方法，在高速公路主线的检测点拉一条空心的塑料管道并作固定，一端封闭，另一端连接计数器，当车辆经过塑料管道时，车轮压到空气管道，管内空气被挤压而触动计数器进行计算车流量的方法。 显然，该方法只能获取单一的车辆信息，且方法繁琐，寿命短，已经被磁感应检测等技术所取代。 1.2 磁感应检测技术 磁感应检测器可分为线圈和磁阻传感器两种。环形线圈检测器是目前世界上