双摄像机靶标成像视觉坐标测量方法研究

提出了一种利用手持式靶标实现双目视觉三维坐标测量的新方法,以靶标作为成像目标,利用靶标与被测面接触,通过分析靶标上已知特征点的成像变化,实现与靶标接触点的三维坐标测量,这一测量新方法,可以实现视觉系统外部参数测量中的自标定,并能实现遮挡点的测量,研究中利用空间透视变换建立了这一方法的非线性测量模型,介绍了基于Newton非线性迭代的测量方程的求解方法,以矩阵分析理论为基础,讨论了影响测量方程求解的因素,并提出了方法中重要部件手握式靶标上特征点分布的基本约束条件,通过数值计算分析了图像处理误差、有效焦距和基线标定误差对测量方法的影响,实验结果验证了理论分析的正确性和应用的可行性。     

一种移动视觉测量系统的建模及标定方法

针对一种立柱式二维移动视觉测量系统,提出了其数学模型的建立和标定方法。分析了测量原理和系统组成,并通过对运动定位和摄像机成像的独立建模,构建了符合测量原理的整体数学模型。标定时,在完成对定位误差等13项几何误差标定的基础上,通过移动摄像机使圆孔靶标的像平均分布在摄像机的像面上,根据靶标的工作台位置、像点坐标、以及测量时对应的运动机构移动量,利用最小二乘非线性拟合方法实现对摄像机成像模型参数的标定。实验结果表明:经建模和标定后,测量平均误差为1.8μm。利用该方法进行移动视觉测量系统的建模和标定,可以有效地保证系统的测量精度。     

可编程动态靶标参数设计

靶标跟踪测量的技术状态由动态靶标的参数确定,对于不同型号的光电测量设备,其跟踪性能指标是不一样的,也就决定了靶标的参数是不同的.为了方便的确定动态靶标的参数,本文提出了一种通过建立可编程动态靶标的仿真模型来确定靶标参数的方法,并在某型号测量设备的实际检测中进行了验证,利用仿真模型确定的该组靶标参数产生的模拟目标完全能够满足光电经纬仪精度指标的检测要求.     

研究两自由度强非线性振动系统的规范形方法

传统的规范形理论常用于研究弱非线性振动问题,对于非线性项不再是小量的强非线性振动系统则并不适用.为进一步拓展这一理论的适用范围,基于研究单自由度强非线振动问题的待定瞬时固有频率法,提出了可用来求解两自由度强非线性振动系统的改进规范形方法.首先引入了复数形式的一阶方程并且利用新的未知瞬态基频替换系统原有的固有频率,再依照规范形理论计算了一类两自由度强非线性Duffing-Van der Pol振子的5阶传统规范形.最后求解平均方程获得了此类系统的瞬时频率、振幅以及相应的稳态渐近解.通过对比算例中本文方法、原有规范形理论及数值仿真的结果,证明了改进的规范形理论对于多自由度强非线性振动问题的适用性.     

光学薄膜非线性参数的快速测量与分析

提出一种测量非线性光学薄膜非线性参数的方法，测量了ＺｎＳｅ非晶态薄膜的非线性折射率和消光系数。在此方法中，实验数据的计算与处理由一套计算机软件完成。对这种测量方法的精确性及实用性进行了分析和讨论。     

灰色系统理论在测量不确定度评定中的应用

采用统计方法计算标准不确定度一般需要一定数量的测量数据且知道其统计分布规律，这在实际中很难做到。本文利用灰色系统理论给出求解标准差的新方法，以此来评定测量不确定度，对数据量和分布规律无特殊要求，在实际应用中取得较好效果。     

双相介质二参数反演的同伦方法

研究了同伦方法在双相介质参数反演中的应用。从材料响应的理论合成应与实际测量数据相拟合这一出发点,将参数反演问题转化为非线性算子方程的零点求解问题,然后应用一种大范围收敛的同伦方法求出非线性算子等于零的根作为反问题的解。把这种方法用于Paul(1976)给出的具有解析解的二维双相介质模型的数值模拟,模拟结果表明了同伦反演方法的可行性和稳健性。     

一元线性回归方程在大电流分流器测量中的应用

主要分析了在电力系统测试中温度对大电流分流器测量的影响，阐述了统计学中一元线性回归方程的原理、求解方法及作用；在实际应用中利用线性回归方程解决了大电流分流器测量中温度带来的影响，该方法对科研试验的测量问题具有指导作用。     

渐开线涡盘参数的评定方法研究

本文首先建立了涡盘测量时的合理数学模型，然后提出一种使非线性问题转化为线性问题的求解方法，同时保证了解的可靠性。     

一类非单调算子方程解的存在唯一性定理及其应用

关于非单调算子方程x=Ax的迭代求解问题,文进行了研究,得到了一些深刻的结果,但是所利用的条件在应用中是难以满足的;另一方面,中定理5的条件太强。本文利用锥理论继续研究方程的迭代求解问题,改进了已知结果,并把所得结果应用到Banach空间中非线性Volterra型积分方程。     

基于3D视觉的微通道换热器定位与尺寸测量

为实现微通道换热器生产线的自动化与智能化,提出一种基于3D视觉的微通道换热器定位与尺寸测量方法,以引导机械臂进行抓取上下料。首先,用3D相机以俯视角度拍摄产品,矫正获取的图像并将RGB图像与深度图像对齐;其次,通过产品3D信息的辅助实现精确的二维图像分割以及角点的二维坐标定位;最后,加权拟合角点的深度值,通过角点二维坐标及深度信息进行坐标转换得到其三维坐标,计算产品尺寸。实验结果表明:该算法能够在复杂的背景中实现精确的图像分割与尺寸测量,在测量距离为4000mm时相对测量误差可控制在1%以内,能够满足系统需求。     

白车身视觉检测系统中多类型传感器全局校准技术

针对白车身视觉检测系统中传感器数量多、种类各异、分布空间大、位置关系复杂等问题,提出了一种适用于工业现场的多视觉传感器全局校准技术。基于坐标系间接统一法,设计多个精密立体靶标作为坐标系转换中介,利用激光跟踪仪获取现场校准数据,在单位四元数数学模型的基础上,求解两坐标系间最优转换矩阵,将固定式传感器和柔性传感器的测量坐标系统一到全局坐标系。该方法已在某企业在线测量项目中成功应用,现场只需完成传感器坐标系与全局坐标系转换关系标定,降低了复杂现场环境对多传感器全局校准的限制,简化了校准过程,提高了环境适应性,校准后检测系统各向测量精度均优于±0.2 mm,满足白车身在线测量精度要求。     

基于柔性控制点的三维数据拼接方法

针对大型零件全局测量中的数据拼接问题,提出一种基于柔性控制点的三维数据拼接方法。本文详细介绍了基于机器视觉的阶梯式三维数据拼接原理及实验测量过程,通过投影柔性控制点的方式避免了粘贴标志点的繁琐过程,提高了测量效率。同时采用标准尺和壁板对本文提出的方法进行了验证,实验结果表明该方法有效能够满足大型零件的现场测量要求。     

基于激光跟踪仪折射补偿的三维模体定位精度原位检测方法

提出了基于激光跟踪仪折射补偿的三维模体定位精度原位检测方法,建立了ADM和IFM测距误差补偿与靶球空间位置坐标求解模型,进行了理论模型验证实验与三维模体定位精度检测对比实验,实现了激光跟踪仪在玻璃介质下的高精度测量。实验结果表明:X、Y、Z坐标补偿前后的平均偏差分别由3.410mm、0.407mm、1.732mm减小到0.022mm、0.015mm、0.035mm,相邻点距离的平均偏差由0.266mm减小到0.017mm,与空气中激光跟踪仪的测量精度相当。在此基础上,以无玻璃遮挡的悬挂式检测方法为基准,两种方法测得的定位误差基本吻合。最后,利用蒙特卡洛法分析得到相邻点距离测量误差的标准差为0.012mm,满足检测要求。     

标定十字结构光传感器的新方法

建立了基于十字结构光的视觉传感器的数学模型,提出了一种基于自由移动平面靶标的十字结构光传感器参数的简易标定方法。在自由移动的平面靶标上建立局部世界坐标系,将通过交比不变方法获得的两个光平面上特征点的局部世界坐标,变换到摄像机坐标系,从而获得已知三维的标定特征点。利用构建的分别位于两个光平面上标定特征点,可以实现工作状态的十字结构光传感器参数的优化估计。该标定方法降低了标定设备的成本,简化了标定过程,为十字结构光传感器的工程化应用奠定了基础。通过对圆的直径和中心坐标的测量实验,结果表明,该方法切实可行。     

傅里叶变换轮廓术中三维坐标同时校准方法

在相位测量型光学三维面形测量中,最终都要将相位信息转换成被测物体的高度分布信息,这个过程往往是通过对已知世界空间坐标的特征点事先标定,获得测量系统的内外特征参数后,完成被测物体的三维坐标转换.因此,标定是三维面形测量的关键环节.本文基于双向二次相位-高度映射方法和摄像机针孔模型线性无畸变标定技术,充分利用傅里叶变换的频谱方向特性,提出了对含有特征点的二维标定物表面变形条纹的频谱进行方向滤波操作,同时获取测量系统XYZ三个方向上的标定数据,对测量系统进行立体校准的系统标定方法.结合旋转风扇叶片形变的测量系统,给出了该方法的标定结果:在XY面内(230mm×230mm)的标准偏差小于0.27mm;在Z方向上小于0.022mm,位移测量灵敏度优于0.05mm.该方法为测量系统的实用化奠定了基础.     

采用液晶编码光栅的物体形貌测量新方法

提出一种基于液晶编码光栅和立体视觉技术实现物体形貌测量的新方法。该方法利用液晶显示的可控特性,按照预设编码方案,由计算机控制编码光栅的变换,产生足够的测量特征点,其突出优点在于编码变换无机械运动。根据液晶显示的特点,设计了二分值空间编码设计方案;基于立体视觉三维测量模型,提出了高精度立体视觉现场标定方法。标准平板平面度测量实验中,采用上述方法实现平面度测量精度为0.592mm。     

振动条件下的尼龙拉链厚度尺寸视觉在线测量算法

针对尼龙拉链厚度尺寸的视觉在线测量过程中,振动对测量结果影响较大的问题,通过对拉链振动的机理分析,建立并求解出被测拉链横向振动模型的运动方程,再结合LK(Lucas Kanade)光流法测量原理,求取出某一时刻的拉链全局振动信息。在此基础上,提出了一种振动条件下的尼龙拉链厚度尺寸的视觉在线测量算法。首先提取出待补偿图像中被测拉链的边缘点坐标,其次根据运动补偿算法修正边缘点坐标,接着利用最小二乘法将边缘点坐标拟合成平行直线并求出其间距,最后根据像素当量转换为拉链厚度的实际尺寸。实验结果表明:该算法测量结果的不确定度为0.00051mm,远优于无运动补偿的视觉测量方法测量结果,能有效地抑制拉链振动对测量结果的影响。     

三维图像扫描技术在髋骨测量中的应用研究

基于结构光扫描测量原理,研究髋骨空间几何形貌的测量方法和技术,经过光条扫描、数据采集、数字建模等过程,建立髋骨的精密数学模型,利用数学模型,不仅能精确测量髋骨标志点距离等几何参数,还能获得髋骨的表面积、体积、曲率等传统方法难以得到的其它重要几何参数.通过在髋骨标志点处嵌入标准钢球,实现用关节臂测量机对髋骨标志点坐标的精密测量.利用关节臂测量机与髋骨数字模型进行比对测量,证明标志点距离测量精度小于0.05 mm.