工件多角度视觉测量方法

角度视觉测量是一项基于图像处建的角度测量技术,可实现快速和非接触式测量,同时克服了人为因素.以三角形工件为研究对象,首先利用Canny算子实现工件边缘检测,然后利用Hough变换获取图像中的多条线段特征,经处理获取三条边对应的线段特征,最后确定三个角的位置及角度值,从而实现了工件多角度自动化测量.试验表明,该算法可以同时获取三个角的对应角度值,实现了快速测量;同时其绝对误差在±0.1°内,可以满足当前工件角度检测要求.     

基于单目视觉的零件抓取信息提取技术

当前,数控机床无人化操作已经成为一个新兴的研究领域。基于机器视觉技术,数控机床的装夹机械手自动识别并抓取零件。零件抓取信息的提取是实现智能上下料的一个关键技术。零件抓取信息主要包括抓取顺序、抓取位置、抓取角度及手指间距离。以不同长度、不同直径、非固定位置的轴类零件为研究对象,首先利用面积法去噪、骨骼化原理及边缘检测技术获取中轴线图像和边缘图像;然后利用质心公式、最小二乘法及距离公式,分别获取零件的质心位置、倾斜角度值及直径值。零件抓取信息确定后,可完成手腕回转运动、手腕直线运动及手指开合运动,实现了机械手智能抓取零件。     

图像测量中快速边缘亚像素定位研究

研究了一种图像测量中边缘点的快速亚像素定位的方法,采用先阈值分割再边缘提取进行粗定位,确定边缘点的像素级精度位置和边缘的方向,沿边缘点的边缘方向拓展像素,得到一定长度的灰度值向量,对向量进行处理实现边缘的亚像素定位。分别采用三次多项式拟合法、二次曲线拟合法和灰度矩法三种亚像素定位算法进行了理论分析和实验对比,结果表明,灰度矩算法具有较短的运行时间和较高的定位精度。     

基于图像处理的刀具角度测量系统

针对加工过程中刀具磨损会影响零件加工精度的问题,利用图像处理技术实现了刀具角度的测量,以达到对刀具磨损情况进行动态跟踪的目的。以Matlab软件作为图像处理平台,通过图像灰度转换、二值化、边缘提取等技术手段,获得了刀具边缘轮廓,进一步用最小二乘法将轮廓拟合,最终求出了刀具角度。实验结果表明,该方法能较好地测量刀具角度,也可用于刀具几何参数的测试。     

基于机器视觉的工件角度检测方法研究

随着工业自动化的快速发展,工件角度视觉检测技术日益受到重视。边缘检测和边缘识别是角度视觉检测精确性的关键因素。以角度块规为研究对象,首先进行图像采集及灰度化处理,其次利用5种常见边缘检测算子实现边缘检测,然后利用最小二乘法与霍夫变换两种直线识别方法提取图像中夹角两条边的倾斜角,从而确定其角度检测值,最后获取10种组合方法的决定系数和回归估计标准误差并进行分析。结果表明,Canny算子最小二乘法的决定系数和回归估计标准误差分别为:0.9995和0.326°,优于其它9种组合方法。因此,该组合方法更适用于角度视觉检测方面的应用,为工件角度检测技术进一步发展提供理论依据。     

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。     

基于图像处理技术的炮弹定位系统

针对炮弹在拆卸分解中的周向定位问题,提出了一种在线测量和自动定位系统.选择引信与弹丸结合处的铆点作为测量点,利用工业CCD摄像机对工件图像进行采集,在对图像信息进行边缘噪声滤除的基础上,利用图像灰度的梯度算子提取工件边缘特征并进行边缘识别,确定定位点的周向位置,配合步进电机驱动工件转动,实现圆周方向的准确定位.系统检测和定位精度可达到0.2mm,满足炮弹拆卸的使用要求.     

基于机器视觉的工件自动分拣系统的研究

介绍了机器视觉技术在工件识别中的应用以及主要图像处理算法。采用机器示教方法建立待处理零件的特征库,通过图像预处理、阈值分割、边缘和轮廓提取算法等获取零件图像的特征并与标准模板比较,从而判别待测零件的合格性。为解决零件摆放的位姿偏差,采用边缘检测和轮廓跟踪算法确定工件形心位置和旋转角度,根据与模板零件的相似性测度判断工件的特性,为自动分拣提供决策支持。实验验证了本算法的有效性。     

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.     

基于图像处理的直线刃刀具角度测量

介绍了利用图像处理技术测量直线刃刀具角度的方法。首先采用判别分析法将图像二值化,再对图像进行开、闭运算,用八邻域算法来提取边缘轮廓。利用Hough变换得到轮廓角点的位置,进一步用最小二乘法将轮廓拟和,最终求出所需刀具角度。     

分块非线性加权在车灯检测仪校准器光轴角测量中的应用

针对传统光轴角测量系统中人为因素干扰导致的重复性能降低等不足,设计一种基于图像处理技术与高精度电控转台相结合的自动测量方案。分析了照明光斑光强分布特性,提出了一种基于图像区域分割的最优非线性加权的特征点提取算法。该方法根据光强与灰度的线性关系,将光强量化到3个区间。然后分析灰度因素在特征点定位中的影响;针对不同区间应用局部最优加权法则以实现局部最优化处理。最后,利用光轴偏转角与特征点在像面上位移的对应关系,计算得到光轴角测量值。开展了光斑特征点重复性实验并分析了光轴角检测精度,结果表明:该系统在不同光强、不同角度条件下重复性好,测角精度优于60.18″。与激光光源的光轴角测量实验对比,该算法在光斑光强分布不均的条件下仍能完成稳定且精确的光轴角测量。     

基于图像处理技术的钻头后角测量方法研究

刀具的几何形状参数对刀具的加工性能及使用寿命有很大的影响,因此其测量精度显得十分重要。本文提出了一种基于图像处理技术的钻头法向后角测量方法,介绍了测量系统的组成,给出了钻头后角测量的基本流程。钻头后角测量实例证明了该方法的可行性。     

改进的精密测角法标定面阵摄像机参数

改进了用于标定线阵摄像机的传统精密测角算法,标定用于面阵摄像机的参数。该算法利用两束平行光之间的夹角和投影在摄像机上图像点之间的对应关系,在给定一个预测摄像机主点的基础上计算它和实际主点之间的偏差以及摄像机焦距。分析了图像特征提取误差对于平行光夹角测量精度的影响,并给出一种基于平行光夹角误差最小的最优估计,从而进一步提高摄像机内部参数的标定精度。通过仿真实验分析了图像特征提取精度和平行光夹角测量精度对摄像机参数标定精度的影响。结果显示,当图像特征提取精度为0.1pixel,二维转台精度为0.5″时,主点标定精度可以达到0.56pixel,焦距标定精度可以达到0.06mm。利用精度为0.5″的二维转台对摄像机参数进行了实际标定,通过分析像点和标定结果所计算的平行光夹角和实际测量的平行光夹角的误差,可知本文算法的误差是经典精密测角法的68.6%,由此证明该算法对于面阵摄像机参数标定具有更好的结果。     

三维姿态角高精度测量装置

基于二维自准直仪和坐标系旋转变换矩阵,提出一种高精度、高稳定性三维姿态角(偏摆角、俯仰角和滚转角)测量方法,并设计了一种三维测角装置。介绍了该装置的工作原理和结构组成。建立了三维测角模型,根据自准直测角原理和坐标旋转矩阵推导了理论算法。基于测量要求设计了光学系统,采用现场可编程门阵列(FPGA)单芯片实现了实时双CMOS图像传感器的驱动成像、像点识别与细分定位、三维转角计算及与USB的快速通信。提出了三维测角装置的标定方法,保证了实际设备参数与理论设计数据的统一。最后对提出的滚转角测量算法进行了实验验证,并分析了影响测角精度的因素及其影响程度。标定和试验结果表明:在±20′的视场范围内,三维测角装置的偏摆角、俯仰角和滚转角的测量精度分别达到了2.2″,2.5″和8.7″。该结果验证了设计的装置结构简单、稳定可靠、精度高,且易工程实现三维姿态角的测量。     

数字图像技术在颗粒流测量中的应用

针对目前颗粒流速度场测量手段较单一的现状,系统介绍了基于数字图像技术的颗粒流速度场测量方法。通过对各种测量原理和使用条件的分析比较,指出了这些方法的特点和存在的主要问题,并结合颗粒流测量特点给出了这些测量方法在颗粒流速度场研究中的具体应用条件。此外,还讨论了数字图像技术在休止角测量方面的应用,以及这些测量方法在国内外的应用情况。这将对后续利用数字图像技术研究颗粒流提供指导。     

宽量程糖度测量中的光学系统设计

设计了一种基于反射临界角法测量糖度的采用双光源的光学系统.该系统实现在不改变接收端图像传感器参数、保证测量精度的前提下,扩大量程.根据折反射定律,通过分析光路图,给出了该光学系统的棱镜尺寸、两光源间距、透镜焦距及通光口径等参数,并通过实验对其进行了验证.     

大型望远镜测角系统误差的修正

由于大型望远镜转台轴系对测角精度要求较高,本文研究了测角数据系统的误差修正技术。分析了测角数据误差产生的原因,对测角元件误差、安装误差、被测轴系误差进行了讨论,指出轴系测角分系统的误差规律符合谐波方程,故提出采用谐波方程式来表达误差规律。针对工程应用,建立了基于傅里叶级数的简化谐波方程误差公式,用谐波方程算法和多项式拟合算法对系统误差进行修正。在一个望远镜垂直轴转台进行了试验验证,结果显示测角精度峰值由原来的3.81″提高到了1.06″。实验表明,基于傅里叶级数的修正算法,较好地符合误差分布规律;采用系统误差修正技术,可以对系统综合误差统一修正,能够有效提高系统测角精度。     

大尺寸空间异面直线夹角的检测

针对实际工程中相距数米至数十米的若干几何元素之间的空间夹角,提出了大尺寸空间异面直线夹角激光检测系统的设计方案.首先,根据常见待测直线元素不同的实体存在形式,设计了相应的实体体现方法,并建立了异面夹角测量所需的公共基准;对于待测元素在公垂线方向距离很远的情况,采用单束线结构激光作为公共基准.然后,针对一个具体的工程实例,给出了系统检测框架的设计思路.最后,提出了公共基准与待测元素空间关系的获取方法.采用数字图像处理技术检测公共基准与各个待测元素构成的夹角并通过三角关系间接获得了待测元素异面夹角的检测结果.在30次系统测量中,系统重复性精度达到±0.020 85°,表明所提出的检测系统满足测量要求,验证了测量原理的可行性.     

长焦距离轴三反测绘相机的外场立体成像

在地面模拟了长焦距、宽视场离轴三反光学系统的在轨立体成像,通过对图像的数据处理和分析,验证了离轴三反测绘相机在轨立体成像的可行性。提出了长焦距离轴三反测绘相机外场立体成像的单点成像方法。在该方法中,单台离轴三反相机通过旋转转台对靶标成像,根据规划的相机交会角旋转靶标,并精确测量出靶标的旋转角度,通过靶标的旋转来模拟两线阵相机的相机夹角。在外场立体成像中,根据轨道高度、外场立体成像的物距及理论设计需达到的高程精度和平面精度设计地面靶标。最后,对成像方式进行处理,验证了离轴三反测绘相机立体成像的可行性;对提出的外方位元素、两相机最佳夹角的测量方法进行了精度分析。该单点成像方法具有实用价值,可用于长焦距离轴三反测绘相机在轨立体成像的可行性验证。     

飞机强度试验舵面偏角测量方法的研究

为满足飞机结构强度试验中舵面偏角测量的要求,提出了一种基于位移测量的舵面偏角测量方法。该方法通过安装于舵面悬挂支臂上的两个拉线式位移传感器,测量相对于舵面悬挂接头上同一个测量点的位移,利用三角公式进行计算,得到舵面的偏转角度。对比验证试验表明,该方法的测量性能指标满足飞机结构强度试验要求,解决了传统利用倾角传感器无法测量方向舵偏角的难题,提高了试验数据采集的效率。