光纤传感原理与应用技术

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出版者:清华大学
作者:赵勇
出品人:
页数:320
译者:
出版时间:2007-8
价格:39.00元
装帧:
isbn号码:9787302148340
丛书系列:
图书标签:
  • 光纤传感
  • 光通信
  • 光学工程
  • 机器
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  • 传感技术
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具体描述

《新编 系列教材:光纤传感原理与应用技术》围绕光纤传感器涉及的光学原理及光学效应、光纤传感系统的组成、光纤传感器的类型及应用展开讨论,着重介绍了光纤光栅传感器原理、光纤光栅传感网络的信号解调与复用技术、光纤光栅传感器的应用等,最后介绍了新型光纤器件及原理。

智能制造中的机器人视觉系统:从基础理论到前沿应用 图书简介 随着工业4.0浪潮的席卷,智能制造已成为全球制造业转型升级的核心驱动力。在这一变革中,机器人视觉系统作为机器人的“眼睛”,扮演着至关重要的角色,是实现柔性制造、高精度装配、质量检测与过程控制的关键技术。本书旨在全面、深入地阐述机器人视觉系统的理论基础、关键技术以及在现代工业场景中的前沿应用,为工程技术人员、研究人员和高年级本科生提供一本系统性的参考手册和实践指南。 本书结构严谨,内容涵盖了从基础的图像采集到复杂的三维重建和深度学习赋能的智能识别等多个层面,力求平衡理论的深度与应用的广度。 --- 第一部分:机器人视觉系统的基础理论 第一章 视觉信息获取与成像原理 本章首先系统地介绍了人眼视觉与机器视觉的本质区别,继而深入探讨了光电转换的基本原理。重点讲解了CCD和CMOS图像传感器的结构、工作模式以及噪声源分析。针对工业环境的特殊需求,详细阐述了不同类型的工业相机(如面阵、线阵、高动态范围相机)的选择依据与参数标定(如曝光时间、增益控制)。此外,对照明技术进行了全面梳理,包括明场、暗场、同轴光、结构光照明等,强调了“光是第一要素”的原则,为后续图像处理提供高质量的输入。 第二章 几何畸变与相机标定 高质量的测量和精确的位置确定依赖于精确的相机模型。本章详细介绍了小孔成像模型的数学基础,并针对真实镜头存在的径向畸变和切向畸变进行了深入分析和校正模型(如棕畸变模型)的推导。核心内容是相机标定。系统介绍了基于平面标定板的Zhang标定法,推导了内参矩阵和外参矩阵的物理意义。同时,探讨了更高阶的标定方法,如三维标定和自标定技术,确保了后续视觉测量的几何精度。 第三章 图像预处理与特征提取 原始图像往往受噪声、光照不均等因素影响,无法直接用于分析。本章聚焦于图像质量的提升和有效信息的提取。预处理部分涵盖了空间域滤波(如高斯滤波、中值滤波)和频率域滤波技术,用于降噪和平滑。特征提取是本章的重中之重,详细阐述了经典方法,如边缘检测(Sobel, Canny)、角点检测(Harris, Shi-Tomasi)、以及基于描述子的特征匹配技术(SIFT, SURF)。针对工业场景,还引入了形态学处理(腐蚀、膨胀)在缺陷检测中的应用。 --- 第二部分:核心测量与三维重建技术 第四章 二维(2D)测量与定位技术 在许多装配和引导任务中,二维信息已足够。本章专注于高精度的二维几何特征提取与测量。内容包括:圆、线、矩形等基本形状的精确拟合算法(如最小二乘法、Hough变换的改进)。针对机器人抓取,重点讲解了模板匹配(归一化互相关)与亚像素级定位技术,确保定位精度达到像素级的十分之一甚至更高。此外,探讨了二维运动学中的坐标系转换和齐次变换的应用。 第五章 三维(3D)视觉:深度感知基础 三维信息是实现复杂人机交互和高精度装配的基石。本章首先介绍了获取深度信息的两大主流技术:主动视觉和被动视觉。 主动视觉方面,详细分析了结构光(散斑、光栅投影)的编码、解码过程及其深度图的生成原理,以及激光三角测量的几何关系与误差分析。 被动视觉方面,深入讲解了双目视觉的立体匹配算法,包括视差计算、代价函数构建(如SAD, SSD)和全局优化方法(如Graph Cut)。 第六章 现代三维重建与点云处理 本章将重点放在由3D传感器捕获的点云数据的处理。首先阐述了点云数据的表示形式(如体素网格、KD树)。随后,深入讲解了点云的配准技术,包括基于特征点的配准(如FPFH描述符)和迭代最近点(ICP)算法的原理、收敛性分析及改进。最后,探讨了点云的分割、特征提取(如平面拟合、边界提取)以及从点云到CAD模型的重构基础。 --- 第三部分:融合与智能:前沿应用与深度学习 第七章 机器人运动规划与视觉伺服 视觉系统不仅用于测量,更直接指导机器人的行为。本章讨论了视觉伺服(Visual Servoing)技术。详细区分了基于图像(Image-based)、基于位置(Position-based)和混合(Hybrid)视觉伺服的控制策略。重点分析了雅可比矩阵(视觉雅可比)的构建和逆解的计算。此外,结合机器人运动学,探讨了如何将视觉反馈实时融入到轨迹规划和末端执行器控制中,以应对动态环境。 第八章 深度学习在机器视觉中的应用 随着人工智能的飞速发展,深度学习已成为提升机器人视觉鲁棒性和识别准确性的核心工具。本章系统介绍了卷积神经网络(CNN)在工业视觉中的应用: 1. 目标检测:详细解析YOLO、Faster R-CNN等主流模型的架构,及其在零部件识别、工件定位中的优化。 2. 语义分割:讲解U-Net等网络如何实现像素级的缺陷分类和区域划分。 3. 生成模型:探讨GANs在合成训练数据和图像增强方面的潜力。 本章强调如何构建面向工业数据特点的训练集和优化模型以满足实时性要求。 第九章 工业应用案例与系统集成 本章将理论与工程实践紧密结合,通过一系列深入的工业案例,展示机器人视觉系统的集成和部署。涵盖了高精度装配引导(如PCB贴装)、无序抓取(Bin Picking)的视觉方案设计、复杂曲面/异形件的在线质量检测、以及人机协作(Cobots)中的安全与避障视觉策略。最后,讨论了整个视觉系统的实时性保障(如GPU加速、FPGA应用)和系统鲁棒性设计的关键考虑因素,为读者提供从选型到落地的全流程指导。 --- 目标读者与特色 本书不仅适合于从事机器人、自动化、光学工程、计算机视觉等领域的专业研究人员,更面向致力于提升工业生产效率和产品质量的工程师。其特色在于: 1. 深度与广度兼顾:既有传统几何光学和图像处理的扎实理论,也涵盖了最新的深度学习技术栈。 2. 实践导向:所有理论阐述后,均辅以工业应用中的实际案例和算法优化思路。 3. 技术栈完整:覆盖了从硬件选型到软件算法实现,再到系统集成的完整链条。 通过阅读本书,读者将能够掌握设计、开发和部署高效、精确的机器人视觉系统的必备知识和技能,为推动我国智能制造的进步提供坚实的技术支撑。

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读后感

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用户评价

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《光纤传感原理与应用技术》这个书名本身就充满了信息量,让我对书中的内容充满了探索的欲望。我希望书中能够系统地梳理光纤传感技术的发展历程,从早期的概念提出到如今的广泛应用,有哪些关键的里程碑和技术突破。对于“原理”部分,我期待作者能够深入剖析不同传感机制背后的物理学原理,比如,是什么样的光学特性导致光信号在光纤中发生改变,进而被转化为可测量的物理量。我猜测书中会详细介绍几种主流的光纤传感技术,例如,基于布拉格光栅的传感技术,基于法布里-珀罗干涉的传感技术,以及基于拉曼散射或瑞利散射的传感技术,并对比它们的特点和适用范围。在“应用技术”部分,我非常想了解光纤传感器在国家基础设施建设中的应用,比如在桥梁、隧道、大坝等关键工程的健康监测,以及在能源领域的应用,如油气管道的泄漏检测和压力监测。同时,我也希望书中能提及一些前沿的、正在研究或刚刚起步的应用方向,让我能够对光纤传感技术的未来发展有一个更宏观的认识。这本书,我期望它能成为一本既有深度又有广度的技术参考书,能够帮助我全面了解光纤传感这一重要的技术领域。

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这本《光纤传感原理与应用技术》的书名,听起来就像是一份详尽的科技指南,我翻开它,一股求知欲便油然而生。我尤其关注书中对“原理”的阐述,究竟是基于怎样的物理现象,比如折射、全反射,还是更深层次的光电效应,让光纤能够捕捉到外界的细微变化?我想象中,作者会循序渐进地剖析这些基本概念,从基础的光学定律开始,逐步深入到光纤的结构特性以及光信号在其中的传播机制。随后,书中必将详细介绍各种不同的光纤传感技术,比如应变传感、温度传感、压力传感等等,每一类传感方式背后都蕴含着独特的科学逻辑。我猜想,作者可能会花费大量篇幅来讲解这些技术是如何工作的,包括信号的产生、传输、解调以及最终的数据分析。对于“应用技术”的部分,我更是充满好奇,它是否会覆盖到目前最前沿的光纤传感技术,例如在智能交通系统中监测桥梁健康状况,或者在石油天然气管道中进行安全监测,又或是用于环境监测,提前预警污染物的扩散?我希望能从书中了解到一些具体的工程实现细节,包括如何选择合适的光纤类型,如何设计传感器探头,以及如何将这些传感器集成到实际系统中。总的来说,我希望这本书能够为我提供一个扎实的光纤传感技术知识体系,让我能够理解其核心原理,并对它的实际应用有一个全面的认识。

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这本书的封面设计简洁大气,封面上“光纤传感原理与应用技术”几个字透着一股专业和严谨的气息,让人一看就知道这并非一本泛泛而谈的科普读物。我拿到书的时候,首先就被其厚度和扎实的纸张所吸引,这表明内容一定非常丰富,需要细细品味。尽管我并非光纤领域的科班出身,但被这个主题深深吸引,想深入了解究竟是什么让一根细细的光纤能够感知世界。我特别好奇书中会如何解释“传感”这个概念,是将它比作光纤的“触角”还是“眼睛”,又或者有着更为精妙的物理原理?同时,“应用技术”这几个字也勾起了我的兴趣,除了工业生产和科学研究,光纤传感是否还潜入了我们生活的方方面面,例如在医疗健康、环境保护,甚至是在智能家居领域,都能看到它的身影?我期待书中能用生动形象的语言,将那些复杂的物理概念和工程技术,剥离出易于理解的外衣,让我这个门外汉也能窥见其中的奥妙。同时,我也希望作者能够分享一些实际的应用案例,最好是那些能够引起读者共鸣的,让我能够真切地感受到光纤传感技术是如何改变我们的世界,又是如何为我们带来便利和安全的。总而言之,我对这本书充满了期待,希望它能成为我打开光纤传感世界的一扇窗,引领我领略科技的魅力。

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初次接触《光纤传感原理与应用技术》这本书,我脑海中浮现的是一幅幅关于精密测量和智能监测的画面。我期待书中能够详细介绍光纤传感器的分类及其各自的优缺点,例如,哪种传感器更适合测量微小的形变,哪种又在高温高压环境下表现出色。我特别想知道,书中是否会对比不同传感原理之间的技术路线,比如是基于干涉原理的,还是基于散射原理的,亦或是基于耦合效应的。在“应用技术”方面,我设想书中会涵盖一些具有代表性的案例研究,比如在航空航天领域,光纤传感器如何用于监测飞机的结构健康,从而提高飞行安全;又或者是在地质勘探中,它们如何帮助我们探测地下深层的岩石应力变化。我更希望书中能提到一些在新兴领域的应用,例如,在生物医学领域,光纤传感器是否可以用于无创检测人体的生理参数,或者在智能农业中,它们如何帮助农民实时监测土壤的湿度和养分含量。我希望作者能够用图文并茂的方式,将这些复杂的技术原理和应用场景进行生动解读,让我能够清晰地理解光纤传感技术在各个行业中所扮演的重要角色,并能从中汲取到关于技术创新和未来发展的灵感。

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拿到《光纤传感原理与应用技术》这本书,我首先联想到的是它背后所蕴含的精湛工艺和前沿科技。我特别关注书中对光纤传感器的制作工艺和性能指标的描述,比如,制造高精度传感器的关键技术有哪些,影响传感器性能的关键因素又是什么?我想象中,作者会深入浅出地讲解如何通过改变光纤的结构、材料或外围封装来达到特定的传感目的。在“应用技术”方面,我非常好奇书中是否会介绍一些解决实际工程难题的光纤传感解决方案,比如在极端恶劣环境下(如深海、高温、强腐蚀等)如何保证传感器的可靠性和稳定性。我期待书中能有一些关于传感器网络构建和数据处理的讨论,如何将大量的传感器数据进行有效的采集、传输、存储和分析,从而发挥出传感网络的整体优势。此外,我也希望书中能探讨光纤传感技术未来的发展趋势,例如,是否会有更小型化、集成化、智能化的高性能传感器出现,或者在量子传感等领域是否会有新的突破。这本书对我来说,不仅仅是一本技术手册,更是一扇通往未来智能感知世界的大门。

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内容很详尽了

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