激光标记自动跟踪引伸计控制系统的研制

【摘要】现代社会生产与科学研究中需要简便、准确地获知工程材料的机械参数，则对材料参数测试仪器的性能提出了更高的要求，其中引伸计是测量工程材料应力应变性能的主要工具之一。本论文系统地阐述了国内外引伸计以及视频跟踪控制方法的研究现状，设计了激光标记自动跟踪引伸计的控制系统，实现了激光标记对试件标记的全程精确跟踪。论文在研究非接触式测量引伸计的基础之上，设计了一套基于激光标记自动跟踪引伸计的控制系统。首先设计了基于PID的激光标记自动跟踪算法，其方法是根据图像处理获得的激光标记与试件标记中心点坐标的像素距离，结合CCD参数标定结果和系统采样时间得出激光标记在实际空间中的跟踪位移量与伺服电机转速，实现激光标记对试件标记的实时跟踪。其次，考虑到基于PID的跟踪算法中CCD标定的繁琐且会引入较大误差，本文采用图像雅克比矩阵在线辨识的方法，建立了激光标记在实际空间中的跟踪位移量到图像空间跟踪位移量的映射关系，设计了一种基于无标定视觉伺服的激光标记自动跟踪引伸计控制算法，其方法是将图像雅克比矩阵元素作为滤波器的状态输入，激光标记相邻采样时间的坐标变化量作为滤波器的观测变量；根据辨识出的图像雅克比矩阵、两标记中心点的像素距离以及系统采样时间计算出激光标记实际空间中的跟踪位移量和伺服电机转速，实现了激光标记对试件标记的全程精确跟踪。最后，构建了基于激光标记自动跟踪引伸计控制系统的实验装置，分别完成了铸铁、低碳钢、黄铜、铝四种常用的金属工程材料的拉伸实验。其中基于PID激光标记自动跟踪算法的四种材料跟踪精度分别为0.0329mm/4.0mm，0.1948mm/27.0mm，0.0514mm/12.0mm，0.0901mm/10.0mm。基于无标定视觉伺服的激光标记自动跟踪引伸计控制算法的四种材料的跟踪精度分别为：0.0238mm/4.0mm，0.0064mm/25.0mm，0.0153mm/12.0mm，0.0072mm/10.0mm。实验验证了上述两种算法都可实现激光标记对试件标记的全程精确跟踪，跟踪精度后者优于前者。
【作者】张立见；
【导师】陈本永；田秋红；
【作者基本信息】浙江理工大学，测试计量技术及仪器，2014，硕士
【关键词】激光标记；自动跟踪；非接触引伸计；无标定视觉伺服；图像雅克比矩阵；

【参考文献】
[1]卢义红.生产率变动与人民币实际汇率[D].首都经济贸易大学,金融学,2013,硕士.
[2]王淑青.产品设计中意象造型思维的再认识与设计应用[D].贵州师范大学,工业设计工程,2014,硕士.
[3]任拉南.思想政治教育视域下大学生精神成长研究[D].东北石油大学,思想政治教育,2013,硕士.
[4]王之忠.快装蒸汽锅炉系统的设计与实现[D].大连理工大学,控制工程（专业学位）,2013,硕士.
[5]尹鹏翎.论电子货币对中央银行的影响[D].东北财经大学,金融学,2003,硕士.
[6]蔡银平.通信运营商网络维护的一体化策略研究[D].吉林大学,企业管理,2013,硕士.
[7]王天雷,刘梅堂,马鸿文.层层自组装技术制备类水滑石基新型薄膜材料的研究进展[J].化工进展,2013,07:1584-1590+1603.
[8]崔晓文.网络环境下的参考咨询服务[D].华东师范大学,2003.
[9]李兵.不同光照和水流条件下底泥释放氮磷规律的研究[D].成都理工大学,环境工程,2013,硕士.
[10]王小刚.表流—潜流人工湿地处理城市景观水体的研究及示范应用[D].西安建筑科技大学,市政工程,2013,硕士.
[11]肖明波,邵惠鹤.多模型DMC及其在水力测功器系统中的应用[J].自动化学报,1997,01:105-108.
[12]张世海,范秀兰,程英涛,刘晓燕.基于实例的高层结构方案设计关键技术及实例库系统[J].四川建筑科学研究,2005,06:12-17.
[13]肖玉霞.宋代祈雨文研究[D].西北师范大学,中国古代文学,2013,硕士.
[14]安丽娜.循环血microRNA作为血管内皮损伤标志物的研究[D].第二军医大学,内科学（专业学位）,2013,硕士.
[15]吕小燕.在SDH上传送以太网业务的GFP协议的应用研究与逻辑实现[D].西北工业大学,武器系统与运用工程,2004,硕士.
[16]王梓瑶.浅谈我国国际私法立法中强制性规定制度的发展[D].中国社会科学院研究生院,国际私法（专业学位）,2014,硕士.
[17]刘川川.浅析现代工笔花鸟画样式[D].山东工艺美术学院,美术学,2014,硕士.
[18]刘艺青.生态基础设施与公园绿地建设策略研究[D].北京林业大学,城市规划与设计,2013,硕士.
[19]刘睿彻,严梅月,敬宇澄,刘仍奎.铁路巡检智能移动终端设计与开发[J].铁路计算机应用,2014,11:35-38.
[20]刘素芬.泰安古城山水境域营造智慧研究[D].西安建筑科技大学,设计艺术学,2013,硕士.
[21]向军.锂离子电池用硅基复合负极材料的制备及电化学性能研究[D].重庆大学,2014.
[22]袁军鹏,朱东华.基于Apriori算法的多循环关联规则挖掘综述[J].计算机科学,2004,01:114-117.
[23]陈朝阳,任佩红,张代胜,任国清,杨士钦.汽车公司销售信息系统的研究[J].合肥工业大学学报(自然科学版),2004,01:13-17.
[24]闵青菁.中国英语教育中批判性语言—文化意识与跨文化公民教育研究[D].哈尔滨工业大学,外国语言学及应用语言学,2013,硕士.
[25]顾鑫,王士同,许敏.基于多源的跨领域数据分类快速新算法[J].自动化学报,2014,03:531-547.
[26]柳溜溜.“90后”大学生幸福观的实证研究[D].华中科技大学,思想政治教育,2012,硕士.
[27]李艳丽.PI3K/Akt信号通路在头部浅低温减轻大鼠全脑缺血再灌注损伤中的作用[D].河北医科大学,麻醉学,2013,硕士.
[28]晏丹琳.基于PCA的车牌识别算法研究[D].西安电子科技大学,导航、制导与控制,2012,硕士.
[29]朴海涛.水镁石—臭氧体系对苯酚溶液的降解效果及臭氧化产物的研究[D].南京大学,地球探测与信息技术,2013,硕士.
[30]李龙飞.已烯雌酚磁性分子印迹聚合物的制备及其在牛奶检测中的应用[D].齐鲁工业大学,食品工程,2014,硕士.
[31]贾静.近20年内蒙古土地利用/覆盖变化及其生态系统服务价值估算[D].内蒙古师范大学,土地资源管理,2012,硕士.
[32]张丽娜.泻肝健脾补肾汤治疗腹泻型肠易激综合征的临床研究[D].甘肃中医学院,中医内科学,2014,硕士.
[33]苏蔚.论苏州市低碳生态型城市建设中的政府功能发挥[D].苏州大学,行政管理,2013,硕士.
[34]罗琛皓.失地农民社会保障问题研究[D].西南交通大学,公共管理,2013,硕士.
[35]郭洪平.纳米TiO_2基光催化材料的制备及其性能的研究[D].南昌大学,2013.
[36]连小青.韩剧热播原因探析[D].河北大学,戏剧与影视学,2014,硕士.
[37]牟璞津.医疗行业的绩效考核和评价系统的研发[D].天津理工大学,计算机技术,2013,硕士.
[38]何振炜.团队冲突对团队效率的影响研究[D].上海交通大学,工商管理,2013,硕士.
[39]籍金鑫.安全保障义务探析[D].河北大学,法律,2014,硕士.
[40]尚道东.空调水系统节能控制若干问题试验研究[D].大连理工大学,供热、供燃气、通风及空调工程,2013,硕士.
[41]刘夏辉.石墨烯/聚酰胺—胺复合物的制备、表征及其细胞毒性和基因转染性能研究[D].湖南师范大学,2013.
[42]洪飞龙,范俊波,贺达.数据挖掘在入侵检测系统中的应用研究[J].计算机应用,2004,12:82-83+87.
[43]秦云萍.基于语料库对YOU KNOW的语法化研究[D].安徽大学,外国语言学及应用语言学,2013,硕士.
[44]叶丽.ICP-AES/MS及其联机技术测定鸡蛋中的微量元素及形态[D].浙江工业大学,2007.
[45]尼砸木·艾海提.异常黏液质型阳痿大鼠阴茎组织中VIP、CGRP及NOS表达改变研究[D].新疆大学,生物学,2013,硕士.
[46]刘晨烨.中国西部低碳乡村可行性研究[D].兰州大学,人口、资源与环境经济学,2013,硕士.
[47]刘小莉.《李娃传》重写研究[D].西南大学,中国古代文学,2013,硕士.
[48]欧阳杨.网络远程教育技术标准的研究和应用[D].浙江大学,计算机应用技术,2004,硕士.
[49]乔润陇.两类非局部扩散传染病系统的行波解[D].兰州大学,应用数学,2013,硕士.
[50]杨晓菲.具有时滞肿瘤增长模型稳定性与Hopf分支分析[D].哈尔滨工业大学,应用数学,2013,硕士.