基于高频方差熵清晰度评价函数的聚焦三维测量方法

图像清晰度评价函数是聚焦恢复深度法（Depth from Focus, DFF）实现三维形貌测量的核心,直接决定了深度方向的测量精度。文中提出了一种基于高频方差熵的图像清晰度评价函数,与常用函数对比了清晰度比率、灵敏度因子两个定量指标,结果表明所提函数优于常用函数。通过对所提函数获得的清晰度评价曲线进行高斯曲线拟合,实现了深度方向聚焦位置的精确计算。对文中方法开展了聚焦重复性与标准台阶高度测量测试,重复性聚焦实验的测量标准差为2.82 μm,台阶高度测量标准差为12 μm,验证了文中方法用于高精度非接触三维测量的可行性。     

基于光偏振信息的摄像机标定方法研究

摄像机内参数标定直接影响位姿测量精度。在自然光条件下采集图像,由于光照不均匀,使靶标图像产生局部高亮现象,降低了标定点图像坐标提取精度。针对这一问题,提出一种基于光偏振信息的摄像机标定方法,分两步完成摄像机标定,第1步,使用自然光条件下采集的图像完成摄像机标定;第2步,在镜头前加装偏振片,根据第1步得到的标定结果,针对不同偏振角条件下采集得到的图像,计算靶标平面与摄像机像平面之间的2D单应矩阵进而根据相应的重投影误差确定当靶标摆放在不同位置时所对应的最佳偏振角,最终使用该偏振角条件下采集的图像,完成摄像机标定。实验结果表明,该方法可以有效提升摄像机标定精度,进而提升位姿测量精度：在-45°～+45°范围内,平均测量误差低于0.019°,与使用自然光条件下标定参数的位姿测量相比,测量精度提升了0.01°。在0～20 mm范围内,平均测量误差低于0.03 mm,与使用自然光条件下标定参数的位姿测量相比,测量精度提升了0.043 mm。     

基于红外测温原理的转炉下渣检测系统

根据转炉出钢过程中控制下渣量的需要,设计了基于红外测温原理的转炉出钢下渣检测系统:首先使用红外测温系统对出钢注流的温度进行测量,并根据钢水、钢渣在远红外波段红外辐射率具有较大差异这一特性对钢水、钢渣进行区分,实时计算含渣量;在不同的炼钢现场（不同的大气透过率、环境温度、出钢温度等）,钢渣、钢水的辐射率是变化的,因此提出一种标定方法,在一定的使用环境下,对区分钢水、钢渣的温度阈值进行标定;提出一种快速寻找出钢注流边缘的方法,从而完成出钢注流跟踪,避免由于转炉角度变化（注流移动）,造成无法计算含渣量的情况。现场的实验结果表明:该方法能够控制钢包中钢渣的含量,较好满足了钢水炉外精炼的要求。     

单目视觉位姿测量的线性求解

利用定位特征点在图像中的坐标求解空间位姿算法是单目视觉位姿测量技术中的关键.针对这个问题,在距离因子的基础上建立了非线性的位姿测量模型.利用代数变换方法将非线性测量模型转化成线性非齐次方程组.根据代数变换过程中变量之间的相互关系,建立方程组通解之间的乘积关系方程组.再次利用代数变换对乘积关系进行线性变换,并利用P4P问题中共面特征点姿态测量唯一解的特性,实现位姿测量的线性求解.通过数值仿真和实际测量两个试验对该位姿测量算法进行了精度验证,试验数据表明该方法可以有效抑制图像噪声干扰,提高位姿测量的精度.     

单向和往复走刀方式的Sn-Bi合金异形曲面铣削加工表面质量与参数优化

为了提高Sn-Bi合金曲面铣削加工表面质量,分别基于单向走刀方式(Zig)和往复走刀方式(Zig-Zag)进行 Sn-Bi合金异形曲面铣削试验,采用田口法设计分析不同铣削因素(主轴转速、铣削深度、进给速度、铣削行距)对表面粗糙度的影响规律.基于稳健性优化原理对实验结果进行分析,研究结果表明:Zig、Zig-Zag铣削方式对表面加工质量具有明显的影响,且Zig铣削质量更高;不同铣削方式下,均有铣削行距对表面粗糙度影响最大,铣削深度、进给速度影响次之,主轴转速影响最小的规律;得到不同铣削方式的最佳工艺参数,理论分析结果与实验结果吻合度较高.     

基于最佳偏振角的线性位姿测量方法研究

在基于视觉图像的位姿测量中,非线性位姿测量算法的全局收敛存在不确定性,测量结果取决于初值的选取,不能保证位姿测量的鲁棒性。线性位姿测量算法对图像处理的要求比较高,如果定位特征点图像坐标提取不够精确,会导致位姿测量精度降低。在自然光条件下,相机采集定位特征点图像,图像中高亮度区域的存在对定位特征点提取精度产生影响,进而使有效定位特征点数量减少,影响位姿测量精度。针对上述问题,文中提出了一种基于最佳偏振角的线性位姿测量方法:在相机镜头前加装线偏振片,根据Stokes矢量建立偏振片最佳偏振角度求解模型,在使用最佳偏振角度的前提下采集定位特征点图像,提取图像坐标;建立线性位姿求解模型,计算被测物体位姿。实验结果表明,该方法能够有效减少图像中的高亮度区域,改善成像质量,提高线性位姿测量精度,在?60°~+60°的测量范围内,角度测量误差小于±0.16°,在0~20 mm的测量范围内,位移测量误差小于±0.05 mm。