基于机器视觉的圆筒形零件直角梯形槽槽宽检测研究

针对圆筒形零件直角梯形槽槽宽的工业检测速度和精度要求,采用工业相机、镜头、计算机及专业图像处理软件等,构建了一套机器视觉系统,并依据图像处理算法设计了一个针对圆筒形零件上直角梯形槽槽宽检测的方法。对比实验表明,该系统的检测精度能够达到微米级要求,明显优于人工采用专用槽宽测量工具的测量精度,且测量结果不受主观因素的影响,效率较高。     

基于视觉的某炮弹药筒退弹槽槽底宽度精确测量研究

目的某炮弹药筒退弹槽底宽检测速度和精度要求比较高,传统的手工测量适应不了自动化生产的需要。方法用DH-SV1410型CCD摄像机及可调LED光源构建图像采集系统,并在VS2010平台上用C#语言编写一套基于机器视觉的测量系统。采用亚像素边缘轮廓提取方法精确定位退弹槽的边缘轮廓,并设计一个针对退弹槽底宽检测算法。结果通过对一个零件相同部位进行重复对比实验和多个零件测量对比试验表明,该系统在微米级上有误差,但最大误差最大不超过2μm。结论该系统的检测精度能够达到10μm,完全能满足某炮弹药筒在线测量的速度和精度要求,且测量结果不受主观因素的影响。     

一种弹体初始挂装姿态测量新方法

在弹体挂装试飞试验科目中,需要地面静态标定挂装弹体的姿态。针对挂装弹体无等高基准孔位的情况,提出一种基于旋转矩阵分解的计算方法。该方法只要求测量弹体的基本几何特征,综合采用特征探测算法、空间基准对齐算法、奇异值分解算法进行处理计算;为保证姿态测量参数的精度,要求在弹体粘贴辅助圆形标志时,分布要均匀,数量适中,提高空间基准对齐算法的稳健性。通过试验分析,在无等高基准孔位的情况下,旋转矩阵分解法能够实现姿态测量参数误差小于0.3°,方法切实有效,结果准确可靠,满足飞行试验的精度要求。     

基于加权最小二乘法的弹体转速测量方法研究

针对常规弹药在高旋状态下的转速测量值不准确这一难题,搭建基于无刷直流电机控制的稳定平台,并在此基础上提出一种基于加权最小二乘法的弹体转速测量方法。对测量原理进行简要阐述,然后引入相关的融合算法,通过3个不同量程的陀螺仪的测量值计算弹体转速的无偏估计量,以达到复现弹体转速的目的,从理论上证明加权最小二乘法这一融合算法的优越性。设计车床试验,试验结果表明该方法的测试结果与理论基本相符,最终使弹体转速测量精度提高一个数量级。该方法为常规弹药的导航、制导提供相关支持,具有一定工程应用价值。     

立体显微图像的三维微尺度测量方法研究

针对微小复杂产品表面形貌、几何特征、关键点等综合测量的要求,提出了基于立体显微图像的三维微尺度测量方法.利用立体显微镜及两台数字相机获得被测对象两个不同观测角度的显微图像,通过图像处理技术和几何原理计算得到被测对象的空间三维信息,最终实现三维微尺度测量.为了验证所提出方法的有效性,以具有一定倾角的显微标定板为测量对象,在图像采集、滤波、二值化、边缘检测以及形心计算的基础上进行显微系统的标定,分别对左右各10个相同角度进行了实测.结果是相对误差均在3%以内,说明该测量方法可以获得较高的测量精度.     

贝叶斯估计在静态倾角计算中的应用

目的:在采用三轴加速度计的倾角测量系统输出值解算中存在灵敏度非线性的情况下,为提高测量精度。方法:通过采集加速度传感器三个轴的测量值,应用三种不同的倾角计算方法对静态倾角进行计算;然后利用贝叶斯估计算法对计算结果进行数据融合计算。结果:融合计算结果的平均误差相比单一解算算法减小了77%以上,且误差分布更均匀。结论:采用贝叶斯估计融合以后的计算结果克服了单一算法固有的灵敏度非线性问题并且进一步降低了测量噪声,有效提高了静态倾角测量系统的测量精度。     

基于机器视觉的螺纹测量技术

应用机器视觉技术能够对螺纹进行快速、准确的在线非接触测量。IMAQ Vision将机器视觉和虚拟仪器结合在一起。在LabVIEW虚拟仪器平台上开发的螺纹测量系统，采用直方图分析、LUT变换、域值分析、颗粒分析、几何变换、边缘检测等图像处理技术测量螺纹各项主要参数，测量结果利用计算机进行数据库存储和网络传输。     

旋转弹转速测量系统设计

针对常规旋转弹转速测量中传统的微机电系统(MEMS)陀螺仪在量程和精度上不能同时满足测试要求的问题,提出了一种新的转速测量方法,通过增加一个无刷直流伺服电机控制的稳定平台来隔离弹体的高速旋转;介绍了系统测量原理与结构组成,并完成了系统的软硬件设计;通过高精度飞行仿真转台对弹体转速测量系统进行了有效性验证,试验结果表明,该测量系统可以准确地测量弹体的转速,其误差在1°/s左右,实现了通过高精度小量程陀螺仪测量高转速的目的。     

图像处理的珍珠形状大小检测系统研究

为了解决人工分选珍珠效率低、精度不高等问题,设计了一种基于图像处理的检测系统,采用单向底照明光源和穹顶光源结合的照明方案,采集珍珠图像,通过后续的图像处理后,转换到极坐标下,求出长短径,根据直径差可对珍珠形状大小进行有效地判别.实验结果表明,该系统测量值与千分尺测量值结果一致,误差在0.200mm以内,可满足珍珠厂家的检测要求.     

基于视觉测量的碟式聚光器面形检测

为保证太阳能热发电系统的发电效率,聚光器镜面必须符合设计精度要求,该文采用单目视觉测量的方法对碟式聚光器镜面进行实际测量。搭建相应的实验测量系统,通过CCD相机采集多幅多位置的镜面和靶标图像,利用Matlab软件进行相机标定、立体匹配以及一系列图像处理,获得镜面各标志点的三维空间坐标值。运用最小二乘法对三维散点数据进行拟合得到800 mm×800 mm碟式聚光器镜面模型。通过聚光器镜面相邻点坐标的差值估计得镜到面整体斜率误差为0.005 56 rad,最大斜率误差位于镜面边缘为0.027 26 rad。结果表明基于视觉测量的碟式聚光器面形检测系统能快速有效地检测镜面面形。     

曲轴沟槽影像检测特征参数的自动提取研究

针对汽车发动机曲轴沟槽检测难度大、效率低等问题,提出了一种基于影像测量原理的曲轴沟槽检测方法,实现了沟槽R角、宽度和深度三个特征参数的自动、快速、精密检测,并在此基础上开展工程应用.介绍了测量原理及检测方法;详细阐述了沟槽影像检测特征参数的自动提取技术,即面向曲轴沟槽特征影像的图像处理与数据处理方法,包括感兴趣区域提取、亚像素级边缘提取、几何基元的分割与拟合、关键几何特征提取等;基于检测样机平台,对检测方法进行了实验验证,并实现其工程应用.     

一种新型光学快速自动聚焦系统

为满足基于机器视觉的工业检测系统中对自动对焦快速性的要求,提出了一种基于激光技术的新型嵌入式高速对焦系统.该方法利用在同一光路中激光与可见光互不影响的特性和DSP高速图像处理的能力,通过检测特殊设计光学回路反射回来的激光光斑信息,主动控制运动执行机构实现工业检测系统显微镜的快速和稳定对焦.该对焦方法改善了TFT-LCD光学检测系统中基于被动的图像处理和基于主动测距等传统对焦方式精度低和速度慢等缺陷.测试结果表明,该新型对焦系统极大的缩短了对焦的时间,并且提高了对焦系统的控制精度,满足了工业光学检测系统中实际应用的要求.     

基于智能手机APP的图像法检测混凝土表面裂缝研究

提出了一种基于Android APP的混凝土表面裂缝无损检测方法。利用智能手机摄像头模组采集裂缝区域图像,通过灰度化、滤波降噪、泛洪填充等图像处理算法提取裂缝目标,根据裂缝像素点坐标间的几何关系以及裂缝所包含的像素点个数,并结合拍摄手机的单位像素点尺寸来计量裂缝特征值,实现裂缝无损检测。新开发的APP裂缝检测技术能计量检测任意点宽度、裂缝总长度、裂缝面积、裂缝最大宽度。实验结果表明:利用智能手机光学变焦,放大目标裂缝可以有效地提高APP计量检测混凝土表面裂缝精度;与裂缝测宽仪比较,APP计量检测精度误差小于5%,满足工程应用要求。     

An improved image processing method for assessing multiple cracking development in Strain Hardening Cementitious Composites (SHCC)

Strain Hardening Cementitious Composites (SHCC) exhibit tension-hardening behavior accompanied by the formation of multiple cracks. To study the multiple cracking process, cracks are identified from digital images. As conventional image processing technique based on a single threshold of gray intensity cannot accurately determine the width of both fine and wide cracks, a new double-threshold algorithm is developed and its accuracy is verified by comparing with direct measurement under the microscope. Then, an additional algorithm for removing the noises and isolating individual crack regions is introduced. With the improved image processing method applied to a large number of sequential images, detailed information on the development of crack number and width is acquired. The average value and deviation of crack width at a given strain can be calculated to facilitate durability design. Also, with the stress-crack width relation obtained for various cracks, the fiber distribution among cracked sections can be estimated.     

基于摄影测量的基准尺长度测量系统的调节与误差分析

基准尺作为摄影测量长度基准,其精度直接影响测量结果的准确性,为了保证基准尺长度的测量精度,设计了由气体静压导轨、激光干涉仪、CCD成像系统组成的测量系统。分析了影响测量精度的因素,并对组成基准尺的标志圆成像位置、CCD相机光轴、激光干涉仪、基准尺和CCD成像系统绕自身光轴旋转的调节误差进行了计算分析,用于指导CCD成像系统、激光干涉仪和基准尺的调节。最后应用该系统对基准尺进行多次测量,结果表明基准尺长度测量的标准差可达到1 μm,满足工业摄影测量的要求。     

基于线激光传感器的工件尺寸测量系统的误差补偿方法

提出了一种基于线激光传感器的工件尺寸测量系统的误差补偿方法,利用坐标系投影和图像处理技术进行误差补偿。设定传感器坐标系OM-XMYMZM和设备坐标系O-XYZ,分析坐标轴夹角φ、δ、γ对工件尺寸坐标值X、Y、Z的误差,建立了基于φ、δ、γ在XOY、YOZ、XOZ平面上的投影角α、β、θ的误差补偿模型。利用图像处理技术测得α、β、θ,计算经过误差补偿的工件尺寸坐标值X′、Y′、Z′。对尺寸100mm×100mm×10mm的长方体工件进行测量实验,分别测量了长度、宽度、圆心距、圆直径、圆线距、台阶高度。测量结果表明:经误差补偿后的工件尺寸测量误差在40μm以内,优于未补偿前的520μm;均方根误差低于40μm,优于未补偿前的580μm。其中,圆心距误差补偿效果最显著,测量误差减小了560μm;圆直径误差补偿效果最不明显,测量误差减小了10μm。     

基于机器视觉的水果分级系统设计

目的为提高水果分级准确度,以苹果分拣为研究对象,基于机器视觉设计一种苹果分级包装系统。方法根据实际分级功能需求,以苹果尺寸作为标准设计一种苹果分级系统的总体方案,包括DSP+ARM控制器、工业相机、传输带、光源等。重点讨论图像处理模块,首先完成图像背景分割;利用中值滤波实现图像平滑处理;采用Canny算子实现图像边缘锐化。在图像处理的基础上,建立苹果分级模型。最后进行实验研究。结果实验结果表明,人工挑选分级和机器识别自动分级的吻合率达到了96.8%,证实了系统的有效性和可行性。结论基于机器视觉的苹果自动分级的准确度已经接近人工挑选的水平,可推广到苹果类水果的自动分级、包装。     

面向机器人标定的单激光跟踪仪顺序多站式测量系统建模与分析

为实现大型串联工业机器人的高精度标定,搭建了一种单激光跟踪仪的顺序多站式测量系统。该系统仅需单台激光跟踪仪,先后在不同的基站位置对工业机器人的末端位置进行独立测量,并基于多边测量方法计算机器人的末端位置。计算过程中仅需激光跟踪仪的距离信息,有效地优化了末端位置的测量不确定度。首先,建立了该测量系统的仿真模型,深入地分析了测量点的数量与分布形状、测量距离以及工业机器人定位精度等因素对系统测量精度的影响;然后,依据分析结果确定单激光跟踪仪顺序多站式测量系统的搭建方案。实验结果表明:该系统在2.5m距离上的测量误差仅为0.023mm,优于激光跟踪仪的测量精度,满足大型串联工业机器人参数标定的测量精度要求。