三维机器视觉测量系统的坐标计算模型研究

分析了单摄像机成像原理和激光三角测距原理,建立了三维机器视觉测量系统的原理模型,给出了根据单幅二维数字图像计算检测目标三维坐标信息的具体方法,为三维机器视觉系统研制开发奠定了理论和算法基础。     

基于机器视觉的传送带分拣技术研究

将机器视觉应用于传送带分拣系统,使得分拣系统具有更高的适应性,能够适应各种任务下的分拣需求。对机器视觉在分拣平台应用上存在的标定问题进行了研究,完成了基于机器视觉的传送带分拣系统搭建。首先分析了视觉系统的标定方法,然后提出了一种传送带与机器人的位姿关系的标定方法,最后在摄像机标定和传送带标定的基础上实现了机器人与摄像机的位姿标定。实验证明:工件的定位识别精度能够满足识别分拣的要求,能够完成机器人的分类抓取任务。     

基于虚拟立体视觉的气液两相流三维测量系统的标定

研究了基于虚拟立体视觉的气液两相流三维测量系统的标定技术。首先,基于单台高速摄像机和两组反射镜组构建虚拟立体视觉测量系统,建立高速摄像机透视投影变换模型以及虚拟立体视觉三维测量模型,对虚拟立体视觉系统中摄像机及虚拟立体视觉传感器进行标定。用靶标基准球模拟气泡在水中的分布,以其空间距离作为测量评价指标,比较了不同标定方法对三维重建精度的影响。实验结果表明,将标定参照物置于水箱内,并且分别对左、右虚拟摄像机及传感器进行标定,三维重建精度最高,测量空间距离绝对误差优于0.13 mm,相对误差优于0.49%。实验认为,对基于虚拟立体视觉的气液两相流三维测量系统进行标定时,必须充分考虑折光分光光路以及管壁折射对三维重建所带来的影响。     

摄像机标定在上下料视觉机器人中的应用

摄像机标定在机器视觉中占有重要地位,尤其是在三维测量和三维重建中起着不可或缺的作用。对同一台摄像机使用了一种四步法的摄像机标定和张正友的摄像机标定方法,使用四步法求出摄像机的完全畸变模型,比较两个摄像机标定的结果．并用张正友的算法进行双目视觉测量,分析其误差。经测试,两种方法均满足上下料机器人的精度要求。     

显微立体视觉小尺度测量系统的标定

结合透视投影模型、非参数化的光学畸变模型以及光束平差算法,提出并实现了一种标定显微立体视觉系统光路的方法。首先,通过光刻方法制作了用于显微立体视觉系统标定的标定参考物,并利用待标定系统采集标定参考物不同方位的图像。然后,基于非参数化的光学畸变模型,采用样条曲面计算得到显微立体视觉系统的畸变校正场,并结合透视投影模型建立显微立体视觉系统的完整成像模型。最后,利用光束平差算法对所建立的成像模型进行标定计算和优化调整。搭建了显微立体视觉小尺度测量装置,验证了提出的标定方法的可行性。通过标定获得了测量装置两个光路的焦距和相对方位等参数,并借助于高精度四轴位移台对标定结果进行了精度验证。结果表明,采用本文方法标定后位移测量的精度优于1%,能够满足微胀形实验中三维变形测量的要求。该标定方法也可用于其他显微视觉检测领域。     

基于机器视觉的3自由度并联平台标定试验研究

为了提高并联平台的运动精度,以锡膏印刷机3自由度并联平台为研究对象,基于机器视觉提出了一种运动学标定修正系统输入的补偿方法。给出了平台理论分析模型,利用运动学逆解方程推导出误差函数,通过机器视觉对平台标识点进行测量并记录平台运动的实际位姿,根据标定结果对理论控制模型进行补偿。试验结果表明,该标定补偿方法有效地提高了并联平台的运动精度。     

CMOS摄像机标定实验研究

当今,CMOS摄像机在机器视觉领域已得到广泛应用,对CMOS摄像机的标定是一个必不可少的重要环节。文章介绍了CMOS摄像机的成像模型和标定的方法及流程,并基于HALCON,应用传统标定法中的最优化算法的标定方法实现对CMOS摄像机的标定。实验标定的结果表明,该方法精度高、鲁棒性好,可以有效地应用于各种计算机视觉系统中。     

三维机器视觉测量系统图像边缘提取算法研究

在三维机器视觉测量系统中,二维数字图像边缘提取是进行三维坐标计算的必要前提。对几种常用边缘检测算子的边缘提取效果进行了比较;提出了一种基于Priwitt算子的改进边缘提取算法;给出了三维机器视觉测量系统中激光线图像与零件特征边缘图像交点的求解方法,为三维机器视觉测量系统的三维坐标计算奠定了基础。     

机器人三维激光扫描视觉系统标定误差

基于三维激光扫描仪的工业机器人视觉系统应用越来越广泛,而扫描仪与机器人之间位姿关系标定精度对于机器人视觉系统的应用有重要的影响.介绍基于三维激光扫描仪的机器人视觉系统的相关原理,然后在此基础上系统分析机器人视觉系统位置和姿态标定误差对工件扫描结果和根据扫描结果对工件进行定位过程的影响,得出在工件无姿态变化或有姿态变化但机器人扫描姿态不变情况下的机器人工件定位系统中无须进行视觉系统位置标定的结论,并试验验证了理论分析结论的有效性,为解释视觉系统标定误差对扫描结果的影响情况及简化视觉系统标定过程提供了理论依据.     

机器视觉中的摄像机标定技术研究

机器视觉中在对景物进行定量分析或对物体精确定位时,都需要进行摄像机标定,即准确确定其内部和外部参数。寻找快速有效的摄像机标定计算方法是机器视觉中的重要问题。分析了带有透镜径向的一阶畸变的摄像机模型,利用RAC标定提出一种求解其参数的标定计算方法,标定过程每一步都用线性求解,避免了非线性优化中的不稳定性。试验证明,该标定方法操作简便,标定精度高。     

Measuring wear of the grinding wheel using machine vision

This paper proposes a new method for measuring grinding wheel contours using machine vision. The vision-aided measuring system comprises a CCD coupled with a telecentric lens, back lighting board and frame grabber. Measuring the image of the specimen with a grinded gap substitute directly captures the image of the actual grinding wheel. Using this method makes the 3 D of the topography of the grinding wheel into the 2 D of the contour of the grinding wheel. This method significantly simplifies grinding wheel wear measuring procedures compared with the traditional methods. Therefore, the presented paper provides a new method to improve efficiency and cost on measuring wear of the grinding wheel. The results show that this developed system achieves a repeatable accuracy of ±3 μm for the measurement of the grinding wheel contours.This paper has not been published elsewhere nor has it been submitted for publication elsewhere.     

采样样本的容量对雾滴尺寸测量精度影响的试验研究

用雾滴采集装置在自行建立的高压喷雾系统上对雾滴进行了样本采集,用机器视觉方法对雾滴尺寸进行了统计与测量,将机器视觉方法测量结果与PDPA测量结果相比较,深入分析了雾滴采样样本对雾滴尺寸测量精度的影响.试验结果表明:雾滴采样样本容量越大,雾滴尺寸测量精度也越高,当雾滴样本容量大于4 000个时,雾滴特征直径D0.632的测量精度可达5%以内;不同粒径的雾滴个体对雾滴尺寸测量精度的影响不同,大粒径雾滴对尺寸测量精度的影响远大于小粒径雾滴,雾滴尺寸测量时尤其应注意准确统计大粒径雾滴.     

基于坐标测量机的轴向立体视觉测量方法研究

为了解决双目立体视觉测量过程中图像匹配计算量大、算法复杂、误匹配率高的问题,提出了一种轴向立体视觉测量方法。该方法由单个摄像机沿坐标测量机轴向先后捕捉被测物表面,利用同轴摄像机外极线相互平行的特性进行同源相点的逐个匹配,并根据视差原理反求三维坐标。着重论述了该方法的原理、同源点匹配及具体实现过程,并通过实验进行了验证,测量了一个塑料盘的边缘并进行了重建。研究结果表明该方法能提高匹配效率,减小误匹配几率,实现快速高效的非接触式测量。     

Micro circular path measurement of two-axis stage using a machine vision system and the application

Usually, verifying the 2D positioning accuracy of a multi-axes stage is not easy. This is because there is little such a device to measure the 2D path directly in micron accuracy. This paper studies on a measuring method for a micro circular 2D path precisely. A machine vision technique is used to trace the moving path of two-axis stage. This method is compared with the ball-bar system, which is commonly using in CNC machine tool companies for inspecting the performance of circular motion movement. However, it is not common to measure a small circular moving path as less than 0.1?mm diameter. The machine vision system is used to trace a target on the two-axis stage moving. To improve the target imaging quality and resolution, a zoom lens is used in this test. The accuracy of this method depends on the CCD resolution and the lens optics. This technique will be useful to trace a small object in the 2D micropath in real time accurately. Also, this method can be one of those that measure the positioning error vector in the working volume of CNC machine tool.     

智能三坐标测量机中零件位置自动识别系统

提出了一种基于机器视觉和CAD三维模型的零件自动定位方案，利用虚拟图像匹配的方法确定零件在工作台上的位置和方向。在CAD三维模型中，针对零件的可能放置方式通过透视成像的方法形成多幅虚拟图像。CCD产生的实际图像与各幅虚拟图像进行匹配。确定零件坐标系与机器坐标系的关系，达到定位目的。最后在三坐标测量机平台上实现了该方法，并给出了定位定向实验误差分析。     

Combination of a Vision System and a Coordinate Measuring Machine for the Reverse Engineering of Freeform Surfaces

This paper describes a novel methodology for the reverse engineering of complex, free form surfaces, based on the integration of the measurement information from a 3D vision sensor and a coordinate measuring machine (CMM). The aim is to reconstruct the CAD model of objects of complex geometry with high accuracy and at the same time, rapidly exploiting the advantages deriving from the use of both the optical and the mechanical sensors, with a minimum of human intervention. The combination is performed at the level of measurement information, within a module for the intelligent aggregation of the information from optical and mechanical sensors. Tools are developed for digitising, filtering, grouping and surface-fitting the 3D images of the vision sensor and the point clouds from digitisation of the CMM. In the paper, the combined system is described, and two industrial applications are presented.     

一种机器视觉加权最小二乘解法

为了进一步提高机器视觉的重建精度,本文首次从参数方程的角度来重新审视机器视觉系统以及在此方程上提出了加权的最小二乘方法。机器视觉系统中,重建精度将随相机布局的不同而不同,即随相机与特征点的距离以及旋转矩阵的不同而变化。原有解算方法,并不区分这些不同,利用最小二乘法求取拟合误差最小点。针对这一不足,本文首先改变了机器视觉系统的基础,利用参数方程来描述系统模型,在此基础上,推导了加权的最小二乘方法,给有大误差布局的相机较小的加权,从而进一步提高精度。这种算法的关键是对权重的估计。文章最后的仿真和实验验证了本文算法的有效性。     

三维坐标测量技术在汽车车身检测中的应用

以汽车车身在线检测技术的三种检测手段为例,讨论了三坐标测量机、视觉检测系统和测量机器人的三维坐标测量原理以及应用。