基于虚拟三针法的螺纹中径测量方法北大核心CSCD

中径是决定螺纹联接质量的重要参数,为了能够利用机器视觉技术实现对螺纹中径的高效测量,提出了一种基于虚拟三针法的螺纹中径测量方法。建立虚拟三针法测量螺纹中径的理论计算模型;对螺纹图像进行了预处理和边缘提取,并利用最小一乘法对提取的螺纹轮廓进行拟合,获取中径值;以螺纹塞规为对象进行了对比实验。实验数据表明,利用虚拟三针法测得的中径方差较传统三针法降低了51.8%。测量效率上虚拟三针法是传统三针法的2倍以上,较触针扫描方法提高了52%。说明所提出的虚拟三针法也可以作为一种测量螺纹中径的手段。     

机器视觉螺纹螺距的测量与评定北大核心CSCD

为实现螺纹螺距的高效测量与合理评定,在分析现有机器视觉螺纹螺距测量方法的基础上,提出了一种基于面积法求解螺纹螺距的测量与评定方法。首先对螺纹图像进行旋转矫正,然后以螺纹轴截面上牙廓区域投影面积等几何关系,获取螺纹中径点,再使用最小二乘法拟合中径线,最后结合包容原则获得被测螺纹螺距。以螺纹塞规为对象进行对比实验,数据表明:面积法与接触式综合测量仪、工具显微镜所测螺距平均值相当,标准差0.9μm略大于综合测量仪所测螺距的标准差0.6μm,但远小于工具显微镜所测螺距的标准差9.6μm;测量效率上面积法是综合测量仪的1.9倍,是工具显微镜的2.5倍。     

机器视觉螺纹图像评价方法北大核心CSCD

为了提高机器视觉螺纹的测量精度,建立了基于螺纹图像质量的评价方法。通过对螺纹灰度图像的行灰度分布情况和螺纹光学成像特点的分析,揭示出由于螺旋升角造成螺纹图像牙廓边缘失真的机理。在分析多种螺纹图像评价方法性能的基础上,采用基于螺纹边缘的评价算法L-yakuo,计算多幅不同物距螺纹图像的评价值。最后,通过对机器视觉求取的M14×2、M20×2.5牙型角和接触测量仪得到的牙型角进行实验对比分析。实验结果表明:采用L-yakuo算法得到最清晰的牙廓图像后再进行机器视觉螺纹牙型角求取,规格M14×2、M20×2.5的螺纹牙型角精度平均提高9′33′′。借助L-yakuo算法能够灵敏地反映螺纹牙廓清晰度,基本满足了螺纹图像清晰度的评价需求,评价值的变化和牙型角相对误差的变化基本一致,且该评价值具有精度高、易计算的特点。     

“网格式平行线法”在螺纹参数测量中的应用

在计算机视觉理论基础上发展起来的视觉检测(vision inspection)技术具有非接触、速度快、精度适中、可实现在线等优点，已广泛地应用于工业产品的在线检测。在计算机视觉检测技术中CCD摄像机是一个最关键的器件，其参数是否准确决定了检测的精度。所以，摄像机标定是视觉检测技术中最基本的也是最重要的一步。在比较其他标定方法的基础上，为了解决传统标定方法对螺纹图像测量系统所带来的一系列问题，采用了一种新的图像测量系统的标定方法——网格式平行线标定方法，该方法运用了CCD亚像素细分技术及调焦技术，可直接得到纵横2个方向的像素，经过理论分析及实验结果均表明，采用该方法具有标定简单、精度高、重复性好等优点，是一种较好的螺纹图像测量系统标定方法。     

离焦成像条件下的螺纹牙型角修正方法

针对机器视觉中螺纹参数测量无法实现正确对焦的问题,通过理论与实验相结合的方法研究了离焦成像对螺纹牙型角参数测量的影响.证实了离焦现象对螺纹参数测量会造成不可忽略的误差.并且通过螺纹图像清晰度评价值与离焦量关系的分析,提出了螺纹牙型角误差修正的方法.首先对图像清晰度评价值与离焦量进行标定,然后求取待测图像的清晰度评价值,...     

大尺寸工件视觉测量中的图像拼接方法

为提高大尺寸工件机器视觉测量精度,提出一种基于坐标变换的图像拼接方法,并给出该坐标变换方法的解算模型及求解方法,分析了局部测量误差、重叠区域公共点个数等对坐标变换精度的影响,得到了最佳拼接条件,并通过实验对其进行了验证。实验结果表明,该方法简单易行、结果可靠,对存在平移、旋转以及尺度缩放的图像都具有良好的效果,能有效地解决采用机器视觉进行大尺寸工件精确测量时的坐标归一化问题。     

基于计算机视觉的管壳表面划痕检测技术研究

针对火工品管壳表面划痕人工检测工作量大、较为繁琐且人为误差较大的状况，将计算机视觉技术用于微小管壳表面划痕的检测分析中，在数字图像处理技术的基础上，应用二值图像轮廓提取的方法得到划痕的特征参数，根据形态学知识对零件表面划痕的形态特征进行比较分析。实验结果表明，通过将划痕显微图像中面积、短长径比等参数提取出来作为检测的依据，不但可以有效地克服现有的人工视觉检测方法的缺陷，而且稳定性和准确度也得到了提高。     

基于机器视觉的西林瓶尺寸检测

在西林瓶生产过程中,尺寸是一项重要的产品质量判断标准,与传统的西林瓶尺寸人工检测方法相比,基于机器视觉的自动检测具有巨大优越性。为实现西林瓶尺寸的检测,提出了一种基于机器视觉的西林瓶尺寸检测方案,设计了系统的图像采集和背光源照明方案,通过中值滤波对图像进行去噪,利用对图像像素点的运算算法,对图像的灰度进行了校正变换,增强图像的对比度,采用Canny算子成功提取西林瓶边缘,在HALCON平台下实现了西林瓶尺寸测量。设定系统标定方法并选取15个2mL样品西林瓶进行测试,结果表明,该方法对西林瓶尺寸检测快速准确,边缘量化精度达到了亚像素级别,检测精度为0.02mm,满足西林瓶生产的参数测量精度要求,为工业生产产品尺寸的自动检测提供了一种有效的新途径。     

一种远心镜头的标定方法及精度研究

机器视觉检测相比传统的坐标测量机具有成本低廉、检测速度快的优点。对以往的远心镜头的标定方法进行了对比研究,提出了一种基于一组顺序图像并且简化外部参数的标定方法,建立了远心镜头的模型,考虑了镜头的三种畸变情况,把复杂参数的矩阵求解转化为镜头参数的非线性最优化求解问题。通过实验标定测试,远心镜头最佳测量景深为对焦点前后-9~8mm,保证系统处于6μm以内的精度范围,获得的畸变系数等参数项可以为视觉检测系统提供重要的变换依据,为建立高精度视觉测量系统建立了应用基础,具有工业应用价值。     

一种应用于大范围视觉测量的二维卷积光重心法

机器视觉由于具有非接触、可视化好、自动化和智能性高等优点,在航空航天、国防、工业现场等重要领域得到广泛的应用,其特征点的检测精度会大大影响视觉测量的精度。在研究视觉测量的光点中心提取技术的过程中,提出二维卷积光重心法,可有效地抑制光点边缘对光点中心位置的影响,大大地提高了光点中心的提取精度,既可以应用于发光特征点的提取,也可以应用于反光特征点的提取。利用该方法提取空间特征点进行三维重构的精度也比其他方法要高,能达到10^-4左右,基本满足工程测量的要求。     

丝杠精度双频激光干涉测量中的阿贝误差实时补偿

提出一种利用双频激光干涉仪检测光栅刻划机分度丝杠的新型光路结构,推导出用于阿贝误差补偿的快速修正计算式,实现了丝杠测试过程中阿贝误差的实时修正,通过修正使不满足阿贝原则的测量系统获得了较高的测量精度。另外该方法还通过调整参考镜角锥棱镜消除了测量过程中丝杠轴向窜动引起的测量误差。实验结果表明,采用提出的方法在300mm的丝杠行程内修正的最大阿贝误差为1．39um,补偿后最大残差仅为0．48um,有效地提高了丝杠测量精度。     

A Novel Laser-Based System for Measuring Internal Thread Parameters

Based on the theory of laser measurements, we propose a novel laser-based automatic inspection system for measuring the internal thread parameters, which integrates the laser-based measuring unit to detect the longitudinal section of the thread profile and the dual-axis moving stage for the movement of an undetected object. We design a special laser probe based on the bidirectional inclination scanning method for obtaining the thread-profile data. This method and structural design enables the laser probe to overcome the shortcomings of traditional methods for measuring large inclined surfaces and eliminate the impact of the lead angle. We compare our results of internal thread-parameter measurements with the coordinate measuring machine (CMM) system and investigate the repeatability with one internal screw ring gage by the system proposed. The experimental results show that the measurement accuracy of the thread angle is 2′ and the other parameters are less than 4 μm.     

GNSS天线连接器同轴度误差测量技术

为测量GNSS天线连接器同轴度误差,构建了连接器分段旋转数学模型,提出了一种水平转台和机器视觉结合的非接触式测量方法,搭建测量装置并进行了测量实验.分析连接器运动方式和同轴度误差测量方法,确定各轴线之间的偏移关系,建立同轴度误差数学模型和测量模型.搭建测量装置,相机安装在水平转台上方,光轴平行于水平转台轴线.旋转水平转台,使用相机捕捉转接螺杆端面圆心位置并拟合轨迹,完成测量装置同轴度误差自标定.将连接器安置在水平转台上,旋转水平转台,测量连接器顶部螺纹杆轴线相对水平转台轴线的偏移.旋转连接器的承载器,测量连接器顶部螺纹杆轴线相对承载器轴线的偏移.最终,综合各轴线的偏移关系得到连接器同轴度误差的最大值.实验结果表明,测量装置对GNSS天线连接器同轴度误差的测量标准差为9μm,单次测量结果的扩展不确定度U=30μm(k=2),满足GNSS天线连接器0.1 mm至1 mm量级的同轴度误差的测量需求,使用连接器同轴度误差修正GNSS超短基线测量结果,可以显著提升基线测量精度.     

光纤扫描式激光光斑测量仪

 设计并开发了光纤扫描式激光光斑测量仪。光纤探头采用逐行扫描的方式对激光光斑进行扫描,采集的光信号经能量转换、数据采集,最终传输到电脑,再由软件绘制出光斑图像。针对于大口径、脉冲激光光斑的测量提出了一种快速扫描的方案,并在此基础上计算分析了仪器的测量精度和测量时间这两个重要参数。与CCD摄像法进行了对比实验研究,结果表明：相对于CCD摄像法会受到接收屏的散射及成像系统误差带来的影响;此设备采用直接测量的手段,能够更加准确地获得光斑的实际尺寸以及光斑能量的空间分布。应用该仪器成功地进行了聚焦光束传输质量的测量。     

利用普通光学显微镜实现对微小物体三维体表参数的测量

基于有较大的焦深的普通光学显微镜及3D成像软件,利用自制的可绕固定轴的升降平台及光纤辐照形态,根据视差原理构建了一个测量小型样品的三维表面参数的测试系统。以外形较复杂的医用牙科钻头为样品,研究了显微镜的放大倍数、用于构建三维图像的两幅相似图像的夹角与样品表面参数测量值之间的关系。通过与样品的标称值对比,实验中所用的毫米量级的样品,在合适的物镜组放大倍数及合适的夹角下,相对误差在5%范围内,表明所建立的测量系统可用于尺寸较小的样品表面参数的测量。     

New technique for electrostatic charge measurement in gas–solid fluidized beds

Electrostatic charge generation within gas–solid fluidized bed reactors has been a concern to industry for many years. Over the years, numerous methods for measuring this phenomenon within a fluidization column have been proposed. This paper focuses on the design of a new method that minimizes effects such as extra charging due to particle handling and bed hydrodynamic disruption due to the location of the measurement device. In addition, the new method provides the bulk charge of the bed particles rather than a local measurement. The device is flexible and can be adapted to a range of fluidization columns. The new method developed consisted of a Faraday cup placed within the windbox of a fluidization column. The distributor plate was designed in such a way that it can be automatically opened to drop the charged fluidizing particles into the Faraday cup below. The new measurement technique was validated by conducting fluidization experiments in a system consisting of a 0.10 m in diameter carbon steel column with glass beads as the fluidizing particles. The technique was proven to be suitable for measuring the total net electrostatic charges in gas–solid fluidized beds.     

双线法测量横向阻抗中双线间距及线径的影响

 根据双线法测量横向阻抗的原理,从理论和模拟计算两方面对双线间距、线径因素造成的系统误差进行讨论。给出谐振腔近似下双线法测量横向阻抗的等效电路,通过此等效电路对双线间距、线径因素造成的系统误差进行讨论。通过模拟计算的方法分析了双线法测量类腔体TM110模式横向阻抗时,不同双线间距、不同线径带来的系统误差,模拟计算的结果与等效电路结果分析得到的定性结果一致。模拟计算分析表明,对于管道半径为50 mm的类腔体结构,线径小于6 mm及双线距离小于50 mm时,双线间距及线径引入的横向阻抗系统误差小于8%。     

三坐标激光非接触测量技术在武器系统测量领域的应用

为实现某武器系统核心部件的自动精确测量,依据通用三坐标测量系统设计原理,研制了一套激光扫描自动测量系统。本文首先介绍了测量系统的组成;然后从激光测量头测量原理、电路原理和气路原理等三方面介绍了系统的工作原理;通过建立理想测量模型和实际测量模型,给出了测量坐标系与用户坐标系的转换关系及利用标准件进行系统参数标定的方法;最后,通过建立准刚体误差数学模型,对系统误差进行了分析、计算。测量结果表明,该系统单点测量精度优于7μm,球面度测量精度优于22μm。     

联合近红外参数与CT影像的椎弓根螺钉监测方法

脊柱的治疗非常重要,其中螺钉的准确植入是其内固定术的一个重要影响因素。但由于椎骨外形差异较大,很容易在螺钉植入过程中出现误植,从而引起并发症。因此,需要寻找一种准确的椎弓根螺钉植入检测与监测方法。提出了一种联合近红外参数和CT影像方法,该方法可应用于椎弓根螺钉的植入过程中,将计划植钉路径上椎骨组织的近红外参数和CT值进行研究,提高术中植钉的准确率。首先以猪椎骨为实验模型,规划手术中的典型螺钉植入路径;然后采用相关系统测量植入针道上的光谱,计算光谱分析得到最佳近红外参数,将其定义为特征因子;进一步将规划路径上的CT值与特征因子进行关联,建立三维空间CT值与近红外参数的转换模型。结果表明CT值与特征因子具有线性关系,为椎弓根螺钉植钉手术中的螺钉位置实时监测提供了参考依据,该模型可以用于螺钉植入术中监测和误植预警。论文提出的联合近红外参数和CT影像的椎弓根螺钉植入术中监测方法,为临床手术中植钉准确率的提高奠定了基础。     

单脉冲飞秒激光时域参数测量技术研究

钛宝石飞秒激光放大系统具有重复频率低、脉冲波形复杂等特点,为准确测量其峰值功率,提出对单次脉冲波形和脉冲宽度测量的需求。介绍了单脉冲飞秒激光时域波形和脉冲宽度的测量原理和测量方法,设计了基于频率分辨光学开关法的单脉冲飞秒激光时域参数测量装置。讨论了单脉冲飞秒激光时域参数测量校准面临的问题及解决方法。