基于机器视觉的微电极自动测量技术北大核心

基于数字图像处理技术和MATLAB软件设计了微电极自动测量系统。对采集到的电极图片进行图像预处理、图像分割及尺寸测量。测量用电化学腐蚀制备的微电极,结果表明系统可以测量圆柱型与球头型两种电极的直径尺寸以及同轴度误差,系统测量尺寸值与显微镜下人工检测的尺寸值相对误差在4%以内,表明该系统有测量精度高、检测速度快等特点,能够满足微电极尺寸测量的要求。     

一种新型卧式微电火花机床的设计与实验研究

针对微电极制作的效率问题,提出了一种快速在线微电极加工成形的方法,设计了一种新型卧式微电火花机床。该机床由金刚石砂轮超精密在线电极磨削、线电极电火花在线电极磨削共同完成微米级电极的高效精密制作,该机床组成部分还包括基于CCD的在线光学尺寸检测与测量系统、精密运动与进给系统、纳秒级独立式脉冲放电电源与放电状态检测反馈系统组成。在该机床上进行了微电极制作、微小孔加工以及微电火花铣削等实验,加工出直径为15μm微细轴和直径为50μm微小孔。     

微细电火花加工的微细电极在线检测

设计了微细电极在线检测系统。系统由卤素灯光源、变焦显微镜头、CCD摄像机和6自由度支架组成,具有1.61 μm的分辨率和113~729的放大率。在Linux平台下,基于V4L2 API开发了图像采集程序,使用mmap()内存映射方法获取图像数据。实现了IplImage数据结构和QImage类的转换,使图像既可以基于OpenCV进行处理,又可以基于Qt进行显示,通过Canny边缘检测算法提取了微细电极的边缘轮廓。实现了电极在线观测的G代码功能,进行了块状电极电火花磨削微细轴的实验。实验结果表明系统可以在线观察电极状态和在线测量电极尺寸,在线测量值与扫描电镜离线测量值的相对误差在5%以内, 解决了微细电火花加工的微细电极在线制造和检测等难题。     

多阶柱状微电极加工模型及试验研究

为实现微电极的精确控制加工,对微细电极电化学刻蚀制备技术进行深入研究。针对单阶柱状电极的不足,分析多阶柱状微电极的加工原理及制备流程。针对分阶电极加工中的三种刻蚀状况,分析各段的刻蚀变化率,并由此推导出电极尺寸与形状控制函数。通过试验证实刻蚀过程中电流密度的不变性,讨论不同电流密度对电极直径的影响规律。通过试验归纳,建立加工电压、电流密度、浸入深度三者之间对应的函数关系,验证电极直径随时间呈线性变化的正确性。基于上述两组模型函数,建立多阶柱状微电极的加工控制模型,并对某三阶柱状微电极的形状及尺寸进行加工预测,实际加工结果显示,试验值与理论值具有很好的一致性。在加工控制模型的指导下成功制备出一批精度高的多阶柱状微电极。     

基于ECT的传感器系统的优化设计

针对传统ECT电容传感器相邻极板间存在耦合电容,因干扰电容引起电容测量时噪声值的问题,提出了一种带差分电极的新型传感器系统,差分电极添加到测量电极与屏蔽罩之间,差分电极与测量电极通过同一圆心排列,测量电极之间不需加隔离电极,通过对差分电极激励消除测量电极之间的耦合电容。最后通过LBP、Landweber、Tikhonov算法对各个模型进行图像重建,并对重建图像进行误差分析。实验结果表明通过对重建图像进行误差分析和图像相关技术的计算,传感器经过添加差分电极可以使图像误差减小至0.24,图像相关系数提升到0.84,很大幅度改善了成像效果。     

基于机器视觉的外观尺寸测量及OCR识别检测系统的设计

针对工业自动化生产中产品的外观尺寸测量及字符识别问题,设计了一种基于机器视觉的自动检测和识别系统。该系统硬件部分由工业摄像机、PCI控制板卡和工控机构成;软件部分基于LabVIEW开发。该系统对采集的图像进行了图像灰度化预处理、图像二值化处理、图像定位、二值图特殊处理和尺寸测量与光学字符识别等步骤的处理。经过实际实验验证,系统可以实时、准确的实现对外观尺寸的自动测量和光学字符的自动识别。     

图像技术在微小零件几何尺寸测量中的应用

介绍了一种基于CCD图像的微小零件几何尺寸测量系统;给出了利用数字图像处理技术进行几何尺寸非接触测量的方法,主要包括图像的采集、预处理、二值化、边缘检测及轮廓提取等,从而得到被测物体参数的精确结果,并对测量精度进行了分析。通过实例证明了该方法的可行性和正确性。     

PMMA微流控芯片微通道尺寸的检测

研究了一种基于光电耦合器件(CCD)及图像处理技术的聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)微流控芯片微通道几何尺寸的测量系统,论述了该系统的关键技术及其实现方法,包括图像的预处理、二值化、轮廓提取以及微通道尺寸的测量等。利用该系统测量的微通道几何尺寸(1~1 000 μm)与轮廓仪和万能工具显微镜的测量结果吻合很好,最大测量误差为2 μm(半深宽度),分析了测量误差产生的原因。检测实验结果表明:该检测方法提供的微通道几何尺寸评定正确可行、通用性好、应用简便,还可以避免轮廓仪在深结构测量中的误差。     

基于CCD的药柱尺寸测量装置的设计与实现

在弹药制造的生产过程中,药柱的外形尺寸直接关系弹药的性能与安全。针对以往手工测量药型尺寸误差大的情况,设计了一套基于CCD技术的药柱尺寸像测量装置。详细介绍了该系统的测量原理和图像数据的采集与二值化处理过程。试验结果表明,该装置的测量精度和检测效率较人工测量得到极大提高,达到了设计目的。     

一种基于机器视觉的机加工件尺寸测量系统设计

针对目前机加工零件尺寸需检测位置多、主要依靠人工检测、检测困难且检测效率低等问题,设计了一种基于机器视觉、多传感器融合的机加工件尺寸测量系统。通过多传感器耦合,工业相机对机加工零件进行图像采集,采用VS2010配合Open Cv函数库对图像进行一系列的数学形态学处理,并将测量结果实时反馈在控制端,实现对机加工件的测量。试验表明,系统能成功实现对机加工零件的高效率、高准确率的尺寸测量,达到了机加工件尺寸测量自动化产线的生产检测要求,具有较大的应用价值。     

基于计算机视觉的轮对轮缘磨耗动态测量方法的研究

应用计算机视觉技术动态测量轮对轮缘磨耗的尺寸,研究了电荷耦合器件(CCD)隔行扫描造成的运动模糊的消除、图像平滑、图像二值化、中心线提取、标定等技术,发现中值滤波平滑处理图像的精度高,最大类间方差法分割图像效果好,变窗"跟踪虫"轮廓跟踪法提取光带的中心线完整。现场检测结果和人工测量进行比较,结果表明:测量系统可以快速准确地实现轮对轮缘磨耗动态测量,检测误差不超过0.3 mm,满足车辆段现场动态检测的要求。     

电容层析成像系统中径向电极的研究

由于电容层析成像系统中电容测量非常困难,常采用在相邻电极间嵌入径向电极的方法来改善电容敏感场的分布.文中对8电极电容层析成像系统进行了具体的仿真实验和理论分析,并对径向电极及其嵌入尺寸对电容传感器的电容值及敏感场分布的影响进行了研究,根据各项参数对电容传感器性能的影响以及传感器结构参数的优化目标函数,确定了径向电极的最优嵌入尺寸.实验结果表明:采用径向电极最优嵌入尺寸的电容层析成像系统,能够缩小测量电容值的动态变化范围,降低数据采集电路的设计难度,同时还能够提高电容响应的灵敏度,改善电容传感器敏感场的分布,提高电容层析成像系统的性能.     

基于线激光视觉测量突跳式温控器触点深度的方法研究

针对突跳式温控器的触点尺寸微小,通过传统的检测方法难以实现其深度实时测量的问题。设计了一个视觉测量系统,该系统采用线激光视觉测量方法,先采集激光条纹图像,再对条纹图像进行滤波、二值化、条纹分割等预处理工作,得到条纹上一些列离散点,然后对系统进行标定,根据离散点坐标值计算出温控器触点的深度,最终实现温控器触点深度的实时测量。实验结果表明,线激光视觉测量法测出的触点深度值与二维激光扫描仪测量值之间的最大偏差为0.03mm,最大相对误差为6.7%,该测量方法提高了测量效率,节约了检测成本,能够满足突跳式温控器触点深度实时检测的需求。     

基于机器视觉的衔铁组件质量检测系统设计北大核心CSCD

针对衔铁组件几何参数人工测量精度低、一致性差的问题,为进一步改善工件的品质管控,设计一种基于机器视觉的衔铁组件品质检测系统。采用2套视觉系统对工件正面、侧面分别成像用于不同尺寸参数的测量。在A尺寸测量中,通过特征定位点建立相对坐标系,从原始图像中截取包括小轴凸台和参考边感兴趣区域并对该区域图像进行预处理,在ROI区域内采用Canny算法进行凸台边缘检测以降低粉尘等带来的边缘检测干扰。针对工件厚度待测区域远超视觉系统的景深,通过在夹爪上布置参考块间接测量厚度值。采用不同批次的工件用于试验,试验结果显示品质管控准确率达100%,与图像尺寸测量仪的误差不超过5μm,可以满足工件品质管控的应用需求。     

基于机器视觉尺寸检测及加工精度分析系统设计

利用机器视觉和图像处理技术,以轴类零件尺寸为检测对象,运用Lab VIEW作为开发平台,设计了一套轴类零件尺寸检测系统及尺寸加工精度的分析系统,实现了集图像采集、保存、图像处理、尺寸测量及加工精度分析于一体的功能,该系统能够完成轴的尺寸测量,可以显示零件尺寸单值点图、实际分布图、-R图以及工序能力的判断,能对零件质量进行判识。     

基于支持向量回归的小尺寸零件精密测量

为提高小尺寸零件测量精度和速度,提出了基于支持向量回归(SVR)的小尺寸零件精密测量方法。系统以齿形链板为研究对象,对其主要参数进行测量。系统采用透射照明方式,使用A102FCCD数字摄像头采集齿形链板的图像,经过IEEE1394数字接口卡传输到计算机。对含有噪声的原始数字图像实施中值滤波降噪、二值化,轮廓提取及图像旋转等处理,使图像转变成易于检测的单像素宽边缘信息。然后根据齿形链板长度与宽度比例确定待检测区域,以待检测区域内的边缘轮廓上的各像素点构成对应线段的训练集,进行支持向量回归,获得具有亚像素表示的各检测线段的回归函数,并据此对齿形链板的主要参数进行测量。最后,对测量误差进行了分析。测量结果满足零件的公差要求,测量精度可达2 μm。理论分析及实验结果表明,该方法测量速度快,测量精度高,同时对图像平面内旋转、尺度变化、噪声等具有较强的鲁棒性。     

机械零件二维几何尺寸和形状检测系统研究与开发

针对传统接触式尺寸测量方法的缺点,探讨利用单目视觉测量系统对被测工件进行尺寸测量,为产品的尺寸测量提供实时、快速、有效、经济的测量途径.首先,视觉系统获取零件图像,并对图像进行滤波处理;然后,提出采用Canny六阈值法进行边缘提取,得到完整的边缘图像;最终,利用最小二乘法拟合出机械零件的边缘形状,并通过计算获得零件的几何尺寸.实验表明该系统所得到的零件边缘图像清晰,多个几何尺寸的测量精度符合要求.与传统测量方法相比提高了检测零件的效率和精度,大大扩展了测量范围,从而充分体现了机器视觉测量的优点.     

五轴数控可转位刀片磨床在线检测系统开发

五轴可转位刀片磨床具有高速、高精的特点,为了使所磨的刀片符合精度要求,需要针对刀片的尺寸开发一种在线检测系统。本文所介绍的在线检测系统主要由两方面构成:一是在磨床数控系统中将测头伸缩时发出的电压信号转换为测量值;二是建立刀片尺寸的加工模型。在线检测系统通过调用系统的测量宏程序,获取刀片测量值,将此测量值输入到加工模型中,得到所加工刀片的指导尺寸。通过实验,得到了刀片的指导尺寸和测量时间,验证了此在线检测系统是可行并且可靠的。     

大尺寸油浸密封圈精密图像检测系统的研制

研制了一种犬尺寸油浸密封圈精密图像检测系统。为了采集到清晰的图像,专门设计了高均匀度的LED照明系统;为了减小图像失真,提高测量精度,选用了高分辨率的双侧远心镜头;提出了可实现图像坐标系与世界坐标系转换的精确标定方法和有效的图像测量算法。用该系统对标准环规和密封圈产品进行检测的结果表明,其测量精度和检测速度完全符合用户要求。     

基于虚拟仪器的弹簧质量检测系统

针对传统弹簧检测方法的不足,开发了基于机器视觉的弹簧质量检测系统。该系统以LabVIEW为平台,结合线阵CCD采集弹簧展开图像进行图像处理和分析,实现了对弹簧表面缺陷的识别和尺寸测量。采用Zernike正交矩方法对弹簧图像进行边缘定位,得到亚像素级的弹簧长度、线径、节距值。试验表明,该系统检测速度快、精度高、可靠性更强。