复杂零件参数的图像测量方法

提出一种可以用于齿轮等形状复杂零件的二维曲面轮廓测量的图像测量系统。该系统采用CCD摄像机作为传感单元。提出一种基于多项式插值的亚像素边缘检测算法,以提高系统的测量精度。这种算法可以大幅度提高图像测量系统CCD的分辨率,并具有较好的稳定性和较高的运算速度。     

基于机器视觉的车床主轴径向跳动误差测量方法研究

非接触测量是解决主轴在线测量的途径。为此研究一种机器视觉系统用于机床主轴径向跳动误差的测量。该系统由面阵CCD相机、镜头、光源、计算机和图像处理软件组成。CCD传感器记录主轴边缘点的跳动图像,经过图像数据处理得到边缘点的跳动数值。设计长像距镜头,使得物象比例接近1,结合亚像素定位算法,提高边缘实际定位精度。经过分析验证,系统测量得到的径向跳动误差达亚微米级。表明该方法可以用于检测机床径向跳动精度,适用于转速较低的加工机床主轴跳动误差在线测量。     

加工中心运动误差在线视觉检测方法研究

介绍了当前对机床加工误差的几种检测方法,针对在线检测的要求,以TH5660A立式加工中心为研究对象,利用高分辨率的面阵CCD,提出了一种基于机器视觉的加工中心运动误差的在线检测系统方案.介绍了系统的硬件设计方案和软件总体设计方案.通过边缘检测、像素细分及边缘拟合等软件技术使测量精度突破像素级限制,达到亚像素级,可实现高精度检测.     

用样条插值算法实现集成块引脚的高精度检测

灰度图像边缘检测的精度受到CCD摄像机的采样频率的限制,且CCD为一衍射受限系统,灰度图像的边缘变得模糊.因此,亚像素精度的算法在高精度的边缘检测中受到重视.在此,首先对样条插值法和最小二乘法进行比较和分析,得出了用样条插值法进行边缘检测的合理性.将该算法应用于集成块引脚的边缘检测,实验表明,该算法的重复性很好,分辨率可以达到四十分之一个像素,能够达到工业检测的标准.     

利用数字图像处理技术测量直齿圆柱齿轮几何尺寸

研究了采用数字图像处理技术实现对直齿圆柱齿轮几何尺寸的非接触式测量.首先对CCD摄像机拍摄的图像进行畸变校正与滤波去噪,然后对图像进行阈值分割,采用基于数学形态法的四邻域腐蚀来获得单像素宽的图像边缘.针对齿轮的边缘轮廓形状特征,运用重心法、最小二乘拟合、Bresenham画圆法和Hough变换等原理,建立了测量齿轮齿数、模数、中心孔半径、齿顶圆半径、齿根圆半径和变位系数等齿轮几何尺寸参数的测量算法.使用1280×1024的CCD摄像机及黑白采集卡对分度圆直径为50mm的直齿圆柱齿轮进行测量实验,与人工测量值对比,绝对误差小于一个像素,在各测量参数中,最大尺寸的齿顶圆半径绝对误差值为13μm.研究结果表明:因为CCD摄像设备的分辨率越高、被测物体的尺寸越小,则测量精度越高,且为线性关系,所以,使用高分辨率CCD摄像设备并配备光学放大系统,可实现对高精度和微小直齿圆柱齿轮几何尺寸参数的测量.如使用1280×1024像素以上的CCD摄像设备测量分度圆直径5mm以下的直齿圆柱齿轮时,测量精度可在2μm以下.     

螺纹参数CCD视觉检测系统的研究

基于面阵CCD视觉检测技术,设计并实现了一种螺纹参数非接触式自动检测系统,可实时准确地测量螺纹的牙型角、螺距、导程、螺纹升角、螺纹高度、大径、中径、小径等参数。并着重研究了螺纹图像预处理、边缘检测、亚像素定位等关键技术,以提高螺纹参数的测量精度。实验结果表明,该检测系统可以完成各项螺纹参数测量,相对测量精度优于1·3%。     

一种适用于高精度视觉测量的边缘检测方法

为了减少或消除随机噪声对机器视觉测量系统的影响,提高测量系统的测量精度,利用图像的灰度曲面特性和边缘曲线特性,开发了包括各向异性双边滤波、基于Facet模型的亚像素边缘提取和边缘曲线拟合的三级逼近图像边缘检测算法。实验证明,这种方法的重复定位精度优于0.1像素。对标准量块的多次测量证明,使用该算法构建的视觉测量系统测量精度可以达到微米级。     

利用曲线拟合方法的亚像素提取算法

在图像测量系统中，测量系统的精度与边缘提取的精度成直接的正比关系，普通算法的精度为像素级，现在员常用的亚像素算法是重心法。这里提出了一种利用曲线拟合方法的亚像素边缘提取算法，介绍了算法的推导过程，给出了算法的计算公式，最后给出了实验结果。     

基于改进形态学梯度和Zernike矩的亚像素边缘检测方法

为满足电荷耦合器件(CCD)图像测量系统的快速、高精度测量要求,提出了一种基于改进形态学梯度和Zernike矩算法的图像亚像素边缘检测新方法.基于CCD图像灰度和空间结构信息特点,该算法先利用改进的数学形态学梯度算子进行边缘点的粗定位,在像素级上确定边缘点的坐标和梯度方向;然后再根据构造的边缘点向量和参考阈值,用Zernike矩算法对边缘点进行亚像素的重新定位,实现图像的亚像素边缘检测.仿真图像和实际图像的边缘定位实验结果表明,与Zernike矩、LOG-Zernike矩及Sobel-Zernike矩算法相比,该方法具有更好的定位精度与抗噪性,且检测速度更快.     

基于亚像素边缘检测的液位测量系统研究

针对化工、医药等领域中透明试剂的液位测量存在精度低、智能化水平达不到要求的问题。文中在线阵CCD测量技术基础上提出一种非接触透射式的高精度液位检测系统,采用一维图像亚像素边缘检测算法确定液位边缘,再进行阈值比较与直线拟合分析,确定液位像素点坐标,实现液位快速高精度测量。经过多次实验验证,测量范围为5～25 mm时,误差低于10μm,分辨率优于5μm。     

应用多项式插值函数提高面阵CCD尺寸测量的分辨力

在图像测量系统中，测量的精度主要取决于ＣＣＤ摄像机的分辨率。为提高图像测量系统的测量精度，本文首先提出了一种具有保持边缘特征和滤波功能的十字窗口边缘自动检测算法，并在此基础上，本文又提出了以多项式插值为原理的新的亚像无边缘检测算法，使图像测量系统中的ＣＣＤ摄像机的分辨率提高约６０倍     

非接触式扫描反射镜转角测量系统

为了提高扫描反射镜转角检测系统的测角范围,建立了基于一字线激光器和线阵CCD的高精度非接触式扫描镜角度检测系统。介绍了检测系统的结构和工作原理,该系统根据激光光斑在CCD上的位置计算扫描反射镜的转角,并利用特殊设计的阵列反射镜增大测角范围。为了降低对加工及装调精度的要求,对系统进行了误差分析,给出了采用多项式拟合法进行角度测量的理论依据。讨论了影响系统检测精度的一系列误差源,计算了系统测量的总误差。最后进行了相关的测量实验。实验结果表明：系统的检测系统分辨率为2.5",测角范围为11°,测角精度可达3",可以满足扫描反射镜对角度测量系统提出的高精度、非接触、大测角范围的要求。     

图像技术在微小零件几何尺寸测量中的应用

介绍了一种基于CCD图像的微小零件几何尺寸测量系统;给出了利用数字图像处理技术进行几何尺寸非接触测量的方法,主要包括图像的采集、预处理、二值化、边缘检测及轮廓提取等,从而得到被测物体参数的精确结果,并对测量精度进行了分析。通过实例证明了该方法的可行性和正确性。     

用低分辨率CCD进行高精度边缘检测的一种新方法——模糊成象法

本文从信息获取的角度出发，提出了一种用低分辨率ＣＣＤ进行高精度边缘检测的新方法，可从根本上突破象元间隙给尺寸测量精度带来的限制，其实质是用光学方法对输入图象进行某种变换（波形展宽），变换的结果使ＣＣＤ探测到更丰富的边缘信息，再用数学方法对其进行反变换（拟合），以恢复被测物体的精确边缘位置信息。     

硅片预对准机器人边缘信息采集处理方法

针对90 nm工艺、300 mm直径大尺寸硅片对制造设备的新要求,提出一种硅片边缘信息采集、处理方法,并在此基础上建立硅片预对准机器人视觉系统。该方法在小波阈值折衷去噪的基础上,利用最小二乘回归拟合和坐标加权平均的数值方法,通过对硅片边缘特征点的标定、过滤、综合和提取,有效地实现CCD采集信号向特征位置数据的转换,解决大尺寸硅片位置信息的获取和分析问题。重复定位精度测量试验结果表明,硅片预对准机器人视觉系统完成了硅片中心、缺口的检测定位,硅片预对准机器人对准精度达到了技术指标的要求,提高了整套硅片预对准系统的工作性能。     

基于无衍射光束的水平方位角测量方法研究

利用无衍射光束、透镜组和CCD相机建立一种水平方位角测量方法,以提高水平方位角测量的精度和稳定性。给出了水平方位角测量模型的构成和测量原理,阐述了整体测头的结构设计方案。对该测量方法精度及其影响因素进行了分析,同时用Zemax模拟成像系统光路并对光路进行优化仿真。与目前工程测量中普遍采用的方法相比,该测量方法能够获得更高的测量精度和稳定性,可用于盾构机的水平方位角测量、轴系校中曲线轴系布置等工程。     

高精度图像测量系统

图像测量系统的测量原理是通过处理被测物体图像的边缘而获得物体的几何参数。为提高图像测量系统的测量精度,本文提出了一种具有保持特征和滤波功能的十字窗口边缘自动检测算法。该算法能有效地抑制图像边缘检测中的噪声,并且能对非均匀照明的图像进行自动变阈值设置,从而能准确地检测出图像边缘。并在此基础上,又提出了以多项式插值为原理的新的亚像元边缘检测算法,使图像测量系统的CCD摄像机的分辨率提高约60倍。     

加权整体最小二乘法在光学自准直法测量挠曲角中的应用

建立了基于光学自准直法的测量系统,利用该系统提取转台的十字丝坐标,完成了对三维物体的挠曲角测量.首先,采用Sobel提取算子对CCD拍摄到的十字丝图像进行边缘检测.然后,采用了自适应的阈值分割进行直线提取;由于转台上有其它划痕存在,采用局部最小二乘进行十字丝的提取.最后,采用加权整体最小二乘法进行十字丝两条线的直线拟合,联立两方程,得出交点坐标值.结果表明,此方法获取的两直线斜率之积的精度在±1％以内,非常接近十字丝斜率之积的真值(理论真值为-1).使用徕卡经纬仪(精度为0.5″)的角度值作为真值进行精度标定,测得a的精度为3.59″,β的为3.76″,完全满足系统挠曲角测量的精度要求.     

基于机器视觉技术的精确定位方法研究及应用

介绍基于机器视觉技术的某反射式多光束引导定位系统的工作原理和误差来源,并针对其误差提出了从硬件和软件两方面减小误差的方法: (1)采用高精度测量仪器校准关键零件位置精度,及采用有限元方法仿真技术获得关键零件的最小形变; (2)采用改进的边缘检测算法,提取精确边,减小因CCD器件本身物理性质带来的误差。通过以上措施,保证了系统精度。     

一种高分辨率的光纤定位单元定位精度的测量装置

目前对光纤定位单元定位精度的检测所使用的测量手段是摄影测量,由于被测光纤的孔径非常小,使得这种测量方法的分辨率不高。该文提出了一种新的测量方法,检测装置由显微镜、CCD相机、二维精密移动平台组成。被测光纤通过显微镜放大成像于CCD中,通过对CCD所拍摄照片的实时处理,建立位置反馈机制,实时操控二维精密移动平台追随光纤运动,光纤在运动中始终成像于CCD视场中心,通过读取移动平台坐标的变化来表征光纤移动的位置变化。实验结果表明,该套测量系统的分辨率达到了0．1μm,重复定位精度1．5μm,实现了高精度的检测要求。