工业CT图像圆精确测量

圆形结构特征大量存在于工业CT图像中,有效地检测出圆并获得其参数,在图像测量及逆向工程应用中具有重要的意义。利用基于Facet模型的亚像素边缘检测算法检测图像边缘,利用计算圆存在的概率大小识别边缘图像中的圆,实现工业CT图像中圆的检测和参数测量。研究圆存在概率算法特点,通过构造专用链表数据结构存储计算数据、限制计算时圆心选取范围的方法,改进圆存在概率计算效率低、占用内存大的缺点。使用空间分辨力为2.0lp/mm的电子直线加速器工业CT系统,扫描重建出包含10个圆的800*800像素工业CT图像,首先对图像进行基于Facet模型的亚像素边缘检测,然后进行基于存在概率的圆检测和测量。试验结果表明,改进的圆存在概率算法计算效率明显提高,图像中圆参数测量精度优于0.5%。     

提取直线特征实现机场跑道实时检测

鉴于现有的基于链码跟踪和霍夫变换的传统直线检测方法对于噪声敏感和计算量大的缺点,本文提出将改进的链码跟踪与霍夫变换相结合的方法提取直线,成功实现了航拍图像中机场跑道的实时高精度检测。通过采用改进的链码跟踪,首先剔除短的和弯曲的线段,大大减少了霍夫变换处理的点数,同时确定直线的近似方向,缩小了霍夫变换的角度搜索范围。然后对霍夫变换进行金字塔分层计算,大大减小了计算量。在程序设计方面,为图像建立链表结构数组,固定了内存空间大小,避免了动态分配内存方式生成链表产生的越界问题。目前算法已经成功嵌入TMS320C6416硬件平台,实验表明,本算法比传统霍夫变换算法运算量减少了约29倍,与单纯的链码跟踪直线检测相比,能够克服图像的模糊、遮挡等干扰,成功实现机场跑道的实时精确检测。     

基于视觉图像的二次曲线特征参数精密测量方法

为了满足视觉检测中对二次曲线参数(圆或椭圆)高精度测量要求,提出了一种基于视觉图像的二次曲线特征参数精密测量方法.该方法利用变结构元广义形态学边缘检测算法对图像中的二次曲线进行初始边缘定位,充分提取图像边缘细节信息的同时抑制图像噪声的影响.在亚像素图像处理中,基于Zernike矩边缘检测算法计算出的边缘参数,提出了对二次曲线特征进行亚像素边缘定位的边缘检测算法,建立了曲线边缘点与边缘参数之间的映射关系.利用检测出的二次曲线亚像素边缘点数据,通过定义的数据点分布优化的参数拟合算法,可以计算出二次曲线的特征参数.实验结果表明:该方法稳定性好且实时性强,定位不确定度优于0.03像素,可实现二次曲线特征参数的精密测量.     

改进的Hough变换实现圆检测

为了自动检测出图像中的圆并精确测量其参数,提出一种改进的点Hough变换圆检测方法.首先对提取边缘后的轮廓进行一次筛选,得到所有的连续边缘轮廓;然后进行二次筛选,排除那些明显不可能为圆的图形,获得最终候选边缘轮廓.对候选边缘点组进行快速点Hough变换圆检测,计算圆的直径值和圆心坐标值,在检测过程中,采用自适应的点选择步长值和累加器判断阈值.利用VC+ +6.0开发了圆检测系统实验软件,并进行了对比实验,结果表明该方法可以有效解决原算法中固定值导致检测精度不高、误检测和漏检测的问题.     

一种多次随机圆检测及拟合度评估的瓶口定位法

针对现有啤酒瓶口质量检测中的定位方法在瓶口严重破损或存在大量干扰时定位误差大的问题,提出一种多次随机圆检测及圆拟合度评估的瓶口定位算法。采用阈值分割、重心法和径向扫描获取边缘点,利用从边缘点中随机采样的3个点确定一个圆,定义各边缘点到圆距离小于给定阈值的边缘点的数目与边缘点总数的比值为圆拟合度,提出将圆拟合度作为评估标准搜索最优定位结果的方法,利用多次重复随机圆检测得到大量圆拟合结果并计算对应圆拟合度,以最大圆拟合度对应的圆拟合结果作为瓶口中心。与4种典型方法对比,实验结果表明:在瓶口图像不完整和存在大量干扰时,该方法可实现瓶口高速高精度定位。     

基于Hough变换实现圆的快速检测方法

为了快速正确的检测出图像中的圆,在传统Hough变换圆检测的基础上,利用圆是中心对称的几何特征,提出了一种新的基于Hough变换实现圆检测的方法,该方法运用Otus阈值分割技术将测试目标从检测图形中分离出来,运用Canny边缘检测器对图像进行边缘检测,检测后对图像进行筛选,排除明显不可能为圆的图形,之后对待检测图形,以过圆心的直线为对称轴对图像上的三点进行对称选取,计算出圆心坐标值和半径值,运用Hough变换在参数空间中对值进行投票,累加计数求出峰值。实验结果表明,该方法降低了计算复杂度和对计算空间的需求,与当前应用最广的RHT,以及SHT圆检测方法相比,运行速度快、精度高,抗噪性能好。     

改进的渐开线齿轮检测方法的研究

为实现高效精确检测渐开线齿型参数,提出了一种改进的空间矩算法并进行研究.首先利用现有空间矩理论算法,推导出此方法在提取渐开线边缘存在精度不足;接着,提出利用Newton迭代法判定准则确定像素边界,利用最小二乘法对边界轮廓点进行拟合并计算齿型参数,最后搭建影像检测系统验证结果.实验结果表明:改进后的算法在齿顶圆半径、分度圆半径、齿根圆半径和孔中心位置比常规空间矩算法精度提高65.8％,满足非接触测量精度高的要求.     

空间圆姿态识别二义性的角度约束消除

为了消除视觉测量中单个圆姿态识别中存在二义性的问题,提出了一种基于空间角度约束消除二义性的方法,并且对姿态求解算法进行了误差分析,为准确进行姿态估算给出了指导性的实验结果。在摄像机已标定的前提下,根据圆特征在图像上的投影椭圆曲线确定了圆心位置和圆平面姿态参数,计算结果存在二义性;利用欧式空间中的角度不变量,识别出圆平面的真实姿态参数,同时确定圆心的真实位置;最后,根据误差传播理论对基于单圆特征的位姿估计算法进行了精度分析。实验结果表明,圆平面姿态角的测量绝对误差在0.2°以内,圆心的定位误差为0.5%,根据圆平面的位姿参数计算的共面直线的距离误差为0.8%。该方法能够准确地识别圆平面的位置和姿态,计算过程简单,结果稳定可靠且具有较高的精度。     

压力容器筒体的非概率可靠性分析

传统的可靠性分析采用的是概率方法,它需要不确定参量的详细统计信息以确定其概率分布.而压力容器多处于较为严苛的工作环境中,难以准确获得不确定参量的准确概率分布.为此,基于区间模型的非概率可靠性理论,用区间方法来描述压力容器筒体参数,提出压力容器筒体强度的非概率可靠性指标的计算方法.该方法仅需要知道不确定参量的边界,克服了概率方法的局限,且很大程度的降低了计算工作量.通过实例分析,表明该方法是有效可行的.     

基于图像差分的精密畸变校正研究

图像畸变是影响视觉检测精度的关键因素.通过图像差分建立畸变场微分方程,提出了摄像机光学成像系统畸变场微分方程参数的理论计算方法,实现了基于图像差分的精密视觉检测.首先给出差分成像方式及图像畸变场微分方程建立方法,然后高精度标定摄像机确定畸变场微分方程理想平移量参数,改进Harris角点提取法使其达到亚像素精度,再采用SAD角点特征匹配法确定畸变场微分方程局部位移量参数,最后利用Nelder-Mead-Simplex优化策略实现畸变场微分方程求解,获得图像畸变完整精确的描述.在石油管螺纹梳刀上的实验表明,该方法检测精度高,且仅需要2个平移自由度,极大地简化了图像检测机械装置.     

基于现代控制平台高精度切割一般函数曲线方法的研究

直接函数运算法是以基准变量和基准参量为进给运算推进基准、以曲线方程为进给决策运算基础对非圆函数曲线的切割而实施的直接进给控制策略。本文对直接函数运算法的基本原理和各类型函数曲线偏移量加入方法作了深入细致的研究     

考虑轮齿修形的变厚齿轮啮合刚度数值计算

针对有限元法求解变厚齿轮时变啮合刚度的求解效率低、计算结果易不收敛等问题,基于切片法建立了一种考虑齿向修形的变厚齿轮时变啮合刚度求解模型,在综合考虑齿轮基圆与齿根圆之间关系的基础上,对现有的Weber能量法进行改进,并采用该方法计算了变厚齿轮的时变啮合刚度.通过建立变厚齿轮有限元分析模型,对其进行加载接触分析,计算其啮...     

立式冲击破碎机结构参数的研究

介绍了立式冲击破碎机的基本结构,导出了该机型的圆盘直径和圆盘层数等结构参数的计算公式.为该机型的设计提供了一定的理论依据.     

直齿圆柱齿轮体积的工程计算

提出了一种直齿圆柱齿轮体积计算的工程算法——平均圆法,经群举实例计算比对分析,该算法的计算结果与精确的CAD法计算结果相比,相对误差不大于l％;计算精度明显高于分度圆法,且公式简单,使用方便。此算法可作为确定直齿圆柱齿轮精锻毛坯的下料依据,是一种值得推广的工程算法。     

铲运机动臂抗断裂强度的可靠性设计

以疲劳断裂前裂纹长度为输出参数,利用可靠性技术中漂移设计原理,对在一定循环次数的失效率或给定不失效概率的循环次数的计算方法进行研究。结合实例,在给定循环次数和可靠度的条件下,对铲运机动臂抗断裂强度进行可靠性设计。     

发动机用内啮合机制齿形链的设计方法和试验研究

提出发动机用内啮合机制齿形链的设计方法并进行了试验研究,该设计方法阐述了内啮合齿形链的啮合特性和啮合设计,且运用实例对内啮合齿形链和链轮的主要技术参数进行了计算.试验结果表明,该内啮合齿形链的设计方法是科学的、切实可行的,其耐磨性能明显优于普通外啮合齿形链.该设计方法的应用可以从根本上提高发动机用齿形链的高速传动性能.试验研究表明,在交变载荷作用下,内啮合齿形链的主要磨损机制为疲劳磨损,并伴有磨粒磨损.     

多点切触加工的割线法

为了使多点切触加工算法具有更广泛的普遍性并降低原有的多点切触加工算法的计算耗时,对采用圆环面刀具和工件曲面实现多点切触加工的算法原理进行了分析,得到了多点切触加工中圆环面刀具的定位方法;同时提出了一种新的多点切触加工的加工误差控制方法。为了控制多点切触加工中两个切触点之间的最大欠切误差,建立了以两个切触点间参数差值圆半径为自变量的函数方程,采用割线法迭代求解该函数方程,可以得到在允许加工误差下的最优参数差值圆半径和当前的最优刀位。通过实例验算表明,采用圆环面刀具的多点切触加工的刀位计算可以获得很宽的加工刀轨,而采用割线法进行加工误差控制的多点切触加工刀位算法和Hermite算法相比,计算耗时明显减少,在曲面加工的刀位计算中更加实用。     

冲击损伤复合材料层合板的三维有限元后屈曲分析

采用非线性有限元［１］对冲击损伤层合板的压缩剩余强度进行分析，在分析过程中，改进了求解非线性方程的圆弧长法以通过局部屈曲点的计算；采用罚函数法来处理复合材料脱层板局部屈曲问题所特有有叠层现象；最后讨论了基体裂纹、脱层厚度及铺层角度等因素对脱层屈曲和扩展的影响。     

A novel curvature circle iterative algorithm for contour error control of multi-axis CNC machine tools

High-precision real-time estimation of contouring errors is a prerequisite for contouring errors control of multi-axis CNC machine tools. This paper focuses on developing a nearest point projection curvature circle iterative (NPP–CCI) algorithm to achieve real-time estimation of multi-axis contouring errors. It is found that the traditional curvature circle iterative (CCI) method has two major shortcomings. The first is that the iterative process may terminate incorrectly at the local contour position, and the other is that the actual tool position and local curvature circle are not necessarily coplanar in three-dimensional space, which would lead to inaccurate calculation of the delay time parameter and eventually affect the estimation accuracy. In order to address the problem of false termination, an index method is used to find the closest reference position with respect to the actual position. At the same time, the projection technology is proposed to overcome the problem met in extending the planar curvature circle iterative method to the spatial applications. The proposed NPP-CCI algorithm is more suitable for spatial contouring errors estimation in tracking complex trajectories and has higher estimation accuracy than the traditional CCI algorithm. Various experiments with different tool paths are conducted on an in-house developed multi-axis experimental platform to verify the effectiveness of the proposed algorithm. The experimental results show that the NPP-CCI algorithm can estimate the contouring errors with higher accuracy than the traditional CCI algorithm, and with the help of real-time computation and compensation, the contouring errors are reduced by more than 44% in terms of the MAX and RMS values.