叶型孔背向照明图像的拼接方法研究

针对叶型孔四坐标视觉测量系统中成像视场的局限性问题，提出基于模板匹配法的背向照明图像拼接方法，用于将采集到的多幅叶型孔局部图像拼接成全景图像。建立图像拼接算法的数学模型并进行模型简化，采用模板匹配法计算模型中平移量参数。在应用过程中，先按照规划图像采集策略由成像装置采集被测叶型孔的多幅局部背向照明图像，而后选取模板并通过模板与待拼接图像之间的对比与遍历确定最佳匹配位置，从而获取拼接矩阵。为了验证所提出的图像拼接方法，应用该测量系统对静子组件外环上分布的目标叶型孔特征进行视觉测量，获得其全景图像和相应的型面轮廓参数测量结果，从而验证了叶型孔背向照明图像拼接方法的可行性和有效性。     

单镜头大视场拼接成像方法及实现

在远距离目标轨迹测量系统中,当前的长焦相机由于CCD尺寸限制一般视场角度较小,无法实现对目标的可靠捕获。在对比当前的几种大视场拼接成像方法后,针对远距离目标测量系统的要求提出了一种通过控制单个相机进行圆锥旋转来模拟4相机阵列实现大视场成像的方法。设计了实验样机对该方法进行验证。首先根据该成像方法设计了相机运动控制方案和相应的机械结构,然后设计了相机的触发控制以及图像数据的传输和处理流程,最后使用该样机进行了实验。实验中样机经校准后采集到了相对位置正确的子视场图像,并拼接获得了大视场图像。使用视场角度为1.02°的小视角相机,实现了4个有一定程度重合的子视场2×2拼接,最终获得了1.93°的大视角。该方法为远距离目标测量系统中的目标捕获子系统设计提供了新思路。     

基于机器视觉的轮廓度检测算法研究

提出一种基于形状模板的匹配方法和奇异值分解的迭代匹配方法的轮廓度误差视觉测量算法,该算法可以检测任意形状的玻璃、塑料或金属薄片产品的轮廓度在加工时所产生的误差。首先,在图像中使用基于Sigmoid函数的亚像素边缘检测方法来拟合产品的亚像素边缘,接着使用基于形状的模板匹配方法来进行粗匹配,在粗匹配的基础上使用SVD算法得到图像的旋转平移矩阵,进行精匹配。最后计算对应点之间的距离作为轮廓度误差。     

基于CUDA的眼底图像快速自动配准与拼接

针对眼底图像对比度低、光照不均匀、视场局限及不同视场间存在几何畸变等特点,提出一种基于CUDA的眼底图像快速自动配准与拼接算法。该算法利用CUDA加快了各视场眼底图像同态滤波增强的速度及增强后各有效视场的SIFT特征提取与相互匹配的速度,并加快了结合透视变换模型的RANSAC算法进行的匹配点对提纯速度、周围视场与中央视场变换矩阵的计算速度,配准、融合后得到了眼底全景图像。实际的眼底照相机获取图像的自动配准与拼接表明,该算法可以快速、高精度地实现不同视场眼底图像的自动配准与拼接,算法速度是未采用CUDA的算法的10～30倍,精度达到像素级,具有很好的鲁棒性。     

凸曲面拼接模具球头铣刀的瞬时铣削力预测

在曲面模具拼接区域球头铣刀铣削过程中，刀具载荷变化大，瞬态铣削力有突变现象，影响模具拼接区域的加工精度和表面质量。为了预测拼接区域球头铣刀的瞬态铣削力，首先,建立考虑冲击振动的球头铣刀三维次摆线轨迹方程，得到瞬时未变形切屑厚度模型；然后,基于铣削微元的思想，建立凸曲面双硬度拼接模具球头铣刀的瞬态铣削力模型，该模型能够综合考虑拼接区冲击振动、硬度变化、刀具工件切触角度变化对瞬态铣削力的影响；最后,进行凸曲面拼接区域球头铣刀铣削加工实验。实验结果表明，预报的瞬态铣削力和实验测量结果在幅值上和变化趋势上具有一致性，在平稳切削时最大铣削力预测误差值基本在15%以内，验证了该模型能有效地预报凸曲面模具拼接区域球头铣刀的瞬态铣削力。     

基于散乱数据点的数控加工刀位直接生成

研究了测量得到的散乱数据点在平面上投影点的边界轮廓提取算法；以抬刀次数最少为优化目标，通过引入计算几何中单调链的概念，确定了最佳的行切加工方向和最少单调链数；给出了在平面区域内行切法加工的刀位计算与Z字形刀位连接方法，该方法适用于模具型腔的刀位规划；针对圆环刀、球头刀和平头刀，提出了不发生干涉的曲面三轴加工刀位计算方法，可基于散乱点测量数据直接生成数控加工刀位，此刀位计算方法也可用于模具型腔的修复。最后，通过数值仿真验证了算法的可行性。     

靶场测量中多镜头大视场视频图像拼接

摘 要：目的：为了得到靶场测量中需要的大视场全景视频图像,建立了多镜头大视场视频图像自动拼接系统,对该系统所采用的图像匹配、标记重叠区、无缝拼接等算法进行研究。方法：首先,介绍小波变换和小波包原理。接着,分析了根据小波系数进行匹配的小波变换图像匹配算法。然后,分析了比较旋转标记重叠区算法,即先匹配出多个拟重叠区,旋转后再做匹配计算,进而标记出唯一重叠区。最后分析了基于小波包变换的图像无缝拼接算法,即对图像作小波包变换,按频率融合小波系数,再根据这些系数恢复图像。结果：实验结果表明：本系统将四个 1.1°×0.88°的视场拼接得到一个大约3.3°×1.76°的大视场,拼接图像平滑无明显裂缝,处理速度可达10帧/s。结论：基本满足了靶场测量中大视场视频图像的需求。     

基于$TC_DP铣削斜面及倒圆角的程序编制方法

轮廓周边倒圆角、铣削斜面一般使用球头刀或者平底立铣刀,并编制宏程序完成铣削加工。将SIEMENS系统的T铣削;倒圆;倒角;编程;$TC_DP;R参数轮廓周边倒圆角、铣削斜面一般使用球头刀或者平底立铣刀,并编制宏程序完成铣削加工。将SIEMENS系统的T$_DP功能和R参数有机地结合起来,分析其程序的编制方法,推导得出了刀具半径补偿值的计算公式,编制了通用的加工宏程序。     

宏程序铣削倒圆/倒角时增量值的计算方法

轮廓周边倒圆角/倒斜角一般使用球头刀或者平底立铣刀具,并编制宏程序完成铣削加工。根据表面粗糙度的要求,分别推导了铣削周边倒角的旋转角、倒斜角的深度值的增量值计算公式。通过比较,选用球头刀具比平底刀具的铣削加工效率要高。     

球头铣刀铣削轮廓曲面的有效切削速度分析

对球头铣刀加工轮廓曲面的有效速度进行研究,考虑到球头铣刀倾角变化和工件曲率半径变化,建立了球头铣刀切削凹凸轮廓曲面的干涉模型。采用相对加工倾角的方式解决了高角度铣削的干涉问题,并根据实际有效切削直径得到凹凸轮廓曲面的有效切削速度。研究结果表明:采用小切入角度和大切出角度切削加工曲面时,有效切削速度较小;铣削加工凹曲面时受切深影响较大,凸曲面主要受前后刀轨影响较大。     

视觉技术在微尺寸高精度测量中的应用

为准确测量电磁继电器关键部件尺寸,设计一种小型高精度轭铁视觉测量系统。该系统首先采用500万像素CCD相机采集图像;然后通过二值化操作和数学形态学闭运算去除图像干扰得到轮廓清晰的单一像素图像;在此基础上利用霍夫变换法实现轭铁圆心和半径测量;此外利用最小二乘法进行直线拟合以实现轭铁尺寸高精度测量。最后,利用设计的视觉测量系统对现场产品进行测量验证。实验结果显示系统测量误差不超过0.004 5 mm,重复性误差不超过0.002 6 mm,表明系统测量精度高、稳定性强,验证了系统的有效性。     

基于机器视觉的微小孔零件尺寸检测研究

基于图像处理技术提出一种非接触式高效且高精度的微小孔零件尺寸测量方式。通过对微小孔零件进行图像采样,依次进行图像灰度化、图像滤波、图像二值化处理和微小孔边缘轮廓提取。采用加权平均值法对图像进行灰度化处理,去除无用部分,减小采集到的原图大小;采用双边滤波去除图像中的噪音点,减小边缘提取时的误差,用最大类间方差法对图像进行二值化处理;采用改进型Canny算子进行图像轮廓提取,再用最小二乘法拟合像素尺寸;通过对标准件进行尺寸标定,进而获得零件测量尺寸。以铝板小孔为实验对象,通过实验对比和分析得到的测量结果误差达到微米级别。该方法具有高效且高精度的特性,具有较高的实用价值。     

机器视觉多视场协同测量方法

提出了机器视觉多视场协同测量方法以实现二维几何特征的现场高精度自动测量。介绍了该方法的基本原理,研究了实现多视场协同测量的关键技术。首先,建立测量空间,在大视场图像上识别被测特征并规划测量路径,建立大视场图像坐标与测量空间坐标之间的映射关系;根据测量路径,在测量空间中完成小视场序列图像的自动采集。然后,建立大视场图像坐标与小视场图像坐标之间以及相邻小视场图像坐标之间的映射关系,据此关系,在小视场图像的相应位置搜索并构建精细的辅助测量特征。最后,根据小视场序列图像在测量空间中的方位,求解各局部被测特征参数并进一步求和得到整体被测特征参数。应用该方法对φ150mm圆盘上分布的100mm孔距进行测量实验,结果表明,相对误差的绝对值不超过0.03%。该方法测量精度不受机械坐标精度的影响,适用于在工业现场组建高精度自动测量系统。     

侧铣表面点位轮廓误差预测方法

曲面加工工艺中需要对关键点位的轮廓度误差即点位轮廓误差进行预测,为了提高预测精度,提出了一种侧铣表面点位轮廓误差预测方法。首先利用刀触点和刀位点之间的几何关系,计算得到侧铣扫掠面上的轮廓点阵列;然后结合轮廓度误差的测量原理,利用NURBS曲面拟合方法构建了理想和实际加工表面模型,推导了预测点法线与实际加工表面交点的求解方法,实现了侧铣表面点位轮廓误差的预测;最后实验结果表明,预测值和测量值的差值都在0.006mm以内,且变化趋势相同,从而验证了该预测方法的有效性和准确性。     

小孔孔径及同轴度精密影像测量算法的研究

针对小孔加工后采集得到噪声图像的特点,提出对提取的亚像素轮廓进行多次寻心处理及最小二乘圆拟合,以获得拟合圆的圆心坐标和直径长度的方法。通过对零件内外轮廓最小二乘圆拟合而得的圆心坐标进行数学计算,从而得出零件内外孔同轴度。该方法相比于传统接触式检验和一般非接触式检测方式,不但测量精度高,而且费时少。通过对标定板和光面环规标准件的测试结果表明,基于机器视觉的小孔孔径及同轴度测量算法,可使得小孔孔径及同轴度重复测量精度小于0.5μm。该测量方法已用于到水处理喷丝头等零件的测量。     

基于图像处理的三坐标雕刻机仿真系统的开发

本文对三坐标雕刻机仿真系统进行了研究,通过对图像的读取、图像的处理,用改进的Canny算子对图像边界轮廓的提取,将边界轮廓像素转化为加工刀位点信息。运用Visual C++编程语言与OpenGL图形接口工具,将图像边界在三维环境中再现,最终运用OpenGL仿真技术实现雕刻机的加工仿真,检测加工干涉与动态分析。     

外视场拼接测量技术及其实现

由于单台高速摄像机无法满足高速测量领域对大视场、高帧频、高分辨力和高数据量处理的要求,本文对通过外视场拼接来实现大视场角目标测量的技术进行了研究。在分析和比较各种拼接方式的基础上,提出了由4个测量相机的外视场拼接实现大视场测量的系统方案。4台测量相机以"田"字型配置在跟踪架水平轴两端,拼接后在视场上实现了"一"字型大视场测量。采用提出的方案,设计和研制了外视场拼接测量系统样机。采用视场角为10°的镜头进行视场拼接,实际拼接后最大视场为40°(方位)×10°(高低);视差为360mm时,目标距摄像机大于247m无盲区,可以拍摄到完整的图像。     

基于傅立叶级数的球头刀铣削力模型

球头刀铣削广泛应用于复杂曲面零件的加工,精确的铣削力模型是加工过程控制优化的基础。本文分析了球头刀的铣削过程,将剪切系数拟为微元刀刃轴向高度的多项式,对考虑剪切与犁切双重效应的周期性铣削力进行傅立叶变换,建立了铣削力的傅立叶级数形式。加工实验表明,应用本文方法的预测结果与测量得到的铣削力吻合良好,铣削力模型的有效性得到了验证。     

工件轮廓曲线磨削加工精度的原位测量与评定方法研究

为了解决曲线磨削中工件轮廓加工精度的在位评定问题,提出了一种基于机器视觉的工件轮廓曲线磨削加工精度原位测量和评定方法。应用这一方法,通过视觉测量系统和亚像素边缘提取算法,得到工件的实际轮廓边缘点。通过轮廓匹配算法来确认工件实际轮廓与理论轮廓的最优匹配位置,进而计算轮廓偏差,进行加工精度评定。分别进行了标定板试验和工件试验,表明所提出的评定方法精度可达0.6像素,能有效保证工件轮廓在位检测的精度和效率。     

基于零件轮廓形心与最小外接矩形的图像配准方法

针对机械零件大批量测量时图像精确配准的难题,本文提出了一种基于机械零件图像边缘轮廓形心与最小外接矩形的图像配准方法.该方法通过确定图像边缘轮廓的形心位置以及最小外接矩形特殊边与坐标轴的夹角,得到图像的仿射变换参数,从而完成机械零件图像的配准工作.实验表明,该方法用于机械零件图像配准可达到像素级精度要求,并具有速度快的特点.