基于嵌入式的单目视觉工业机器人定位系统设计

为解决传统工业机器人定位不精确、不灵活的问题,对机器视觉引导的工业机器人定位进行研究,提出以KUKA机械臂和嵌入式ZYNQ开发板为硬件平台的低成本系统方案。首先对工业机器人视觉定位抓取过程建立数学模型;然后研究基于机器视觉的图像处理技术,采用轮廓特征参数为辨识条件对预处理后的工件轮廓进行识别和定位;最后,经过坐标转换,将工件真实位姿发送给工业机器人控制系统进行抓取引导。实验结果表明,该系统对目标工件能够实现有效、精准的定位。     

图像数据处理中极大误差点剔除方法分析

针对机器视觉测量中图像数据处理时海量数据处理和剔除误差点等问题,提出了一套合理、有效的误差点剔除方法。构建了一个基于机器视觉的精密检测平台,并根据测量中的目标边缘,针对最小二乘直线拟合和圆弧拟合算法进行了实验分析,得到了测量系统的测量精度:尺寸测量精度约为5μ,角度精度约为2'。在很大程度上提高了视觉测量系统的测量精度与测量效率,是机器视觉在精密检测中的一次成功应用。     

不同幼苗期氯化钠胁迫对甜菜体内水分生理的影响

以甜菜S T 13092为供试品种,采用室内营养液水培的培养方式,研究了不同幼苗期盐胁迫下甜菜体内水分变化情况。研究结果表明：盐胁迫条件下,含水量、相对含水量及水势随着盐浓度的升高而降低。3对真叶期盐胁迫叶片含水量、叶柄含水量和水势都比子叶期的低。子叶期第一对叶片含水量对盐胁迫的敏感程度大于第二对叶片,而3对真叶期胁迫的第三对叶片含水量与第四对无明显差异;3对真叶期盐胁迫与子叶期的叶片饱和水分亏缺都是随盐浓度的升高而增大;三叶期盐胁迫于280 mmol／L浓度胁迫下3对真叶期比子叶期叶片水势下降幅度大;对于叶片相对含水量及水势,同一处理不同叶位没有明显差异。     

记忆推理的放射源抓取机器人运动规划

针对机器人抓取铅罐内部放射源时,因铅罐的半封闭和强辐射环境导致机器视觉难以应用于放射源抓取的问题,提出一种记忆推理的强化学习抓取方法．基于机器视觉构建智能机器人抓取系统运动学模型,采用力觉反馈实现智能机器人与铅罐内部环境的交互,通过对历史抓取数据的记忆推理决策,实现对放射源的自主抓取．在机器人操作系统中使用Gazebo仿真器,分别采用蒙特卡罗采样法和基于记忆推理的强化学习抓取方法进行仿真．结果表明,基于记忆推理的强化学习抓取方法的平均抓取效率比蒙特卡罗采样法高84.67%,能高效地解决铅罐内部放射源的自主抓取问题．     

堆叠散乱目标的6D位姿估计和无序分拣

针对目标散乱堆叠场景下的机器人分拣问题,建立一种从目标筛选、识别到6D位姿估计的无序分拣系统。利用局部凸性连接方法将Kinect V2相机采集的堆叠散乱目标点云数据分割成单独的点云子集,定义抓取分数从中筛选出最上层未被遮挡的目标作为待抓取目标,保证机器人分拣目标时能从上至下进行抓取;针对不同种类目标的分拣需求,基于匹配相似度函数对三维目标进行识别并定位抓取点;融合截断最小二乘-半定松弛算法和最近点迭代算法,建立目标6D位姿估计模型,保证目标点云和模型点云重合率低情况下的精确配准。在自采数据上进行目标6D位姿估计实验以及机器人无序分拣实验,结果表明：提出的6D位姿估计方法相较于流行的几种方法,可以更快速、精确地获取目标的6D位姿,均方根距离误差<3.3 mm,均方根角度误差<5.6°;视觉处理时间远小于机械臂运动的时间,在实际场景中实现了机器人实时抓取的全过程。     

基于机器视觉的智能制造系统图像识别技术研究

随着科技的发展,对工业检测技术的要求越来越高,传统的智能制造检测的速度和精度已经不能满足现在的检测要求,机器视觉检测技术是通过视觉系统抓取图像,利用边缘检测算法对获取的图像进行计算分析,得到相应的数据进行保存,对比标准的尺寸数据来判断质量是否合格。     

一种基于视觉预注意机制的选择性成像机器视觉系统

在大背景中微小目标的视觉检测中,传统的机器视觉系统按照预先设定的采样频率与固定的分辨率采集和处理图像,存在大量的冗余数据。为了有效去除冗余数据,基于人类视觉预注意机制设计了一种选择性成像机器视觉系统,将视觉处理过程划分为并行的预注意初级处理阶段与串行的高级处理阶段;同时模仿人类视觉注意机制,提出了一种基于视觉熵的视觉预注意算法;系统并行地获取并判断图像是否可疑,然后仅将少量可疑图像传送至主机串行的进行精细目标识别。试验结果表明,本系统显著地减少了图像处理的数据量,可疑图像识别算法快速有效,提高了系统检测效率和精度。为大背景中微小目标的机器视觉检测提供了一条新途径。     

基于主动视觉的精密检测系统分析

介绍了基于主动视觉的精密检测系统的构成及图像处理和数据处理技术,对角度为30°20′的标准三角形及直径为Φ8.5±0.0001 mm的标准量棒进行了精密检测。结果为:测量角度精度达到1.689912,′尺寸精度达到5μ,其相对误差为0.060812%。实验结果表明:该主动视觉精密检测系统的稳定性较好,响应速度较快,边缘跟踪连续性好,精度较高,是机器视觉在精密检测上的成功应用。     

采用结构光的大跨度销孔加工精度在线测量

设计采用十字线结构光的双相机视觉测量系统,构建由2个高精度工业相机、2个十字激光器和环形光源等组成的图像采集装置. 在传动箱加工现场获取端面销孔图像,提取图像感兴趣区域(ROI),采用双边滤波进行降噪预处理、二值化和边缘检测;基于改进方向模板法提取2个十字线结构光的中心线. 依据测量系统的设计原理分别测出2个销孔的孔径及其位置度. 结果表明：对于孔径,机器视觉在线测量装置与电子塞规的测量结果的偏差平均值为0.001 mm;对于孔组位置度,机器视觉在线测量装置与三坐标测量仪的测量结果的最大偏差为0.02 mm. 这表明机器视觉在线测量装置能满足加工精度要求和在线实时测量需求.     

搬运机器人多目标识别系统的研究

机器视觉与工业机器人相结合,构建用于多种目标识别的搬运机器人系统实验平台。在完成机器人坐标系与相机坐标系转换的基础上,以4种不同形状的等高工件为对象,通过CCD相机连续不断地获取运动中的工件图像信息,对采集到的图像进行处理,以识别目标工件、提取工件中心坐标点,然后将工件中心坐标信息传输给机器人,最终实现机器人对工件的定点抓取。实验表明,该系统具备较好的目标识别和定位效果,有助于改善流水线上输送工件单一的状况,提高生产效率。     

基于全景视觉技术的旋翼共锥度测量系统的设计及实现

在深入分析以往旋翼桨叶共锥度测量手段的基础上,提出了一种基于全景视觉技术的旋翼共锥度测量的新方法。由全景图像球面还原算法原理,推导出了一组用于计算桨叶锥度差的逆投影公式。利用同步电路控制摄像机拍摄实现了对目标桨叶的实时提取,并对全景图像的解算方法进行了相应研究。应用脉冲耦合神经网络(PCNN)对全景图像进行初次分割,重点介绍了在此基础上结合区域标记法对桨叶图像进行特征提取的过程并取得了很好的识别率。实验结果表明,该测量方法对于桨叶锥度差的计算具有较高的精度,可以应用于未来的实际生产过程。     

骨式钢框架梁柱连接节点显著屈服转角的研究

在骨式钢框架结构基于滞回耗能的性态设计方法中,骨式连接节点显著屈服转角确定的是否精确直接影响结构整体滞回耗能确定的合理性.为了系统研究骨式连接节点显著屈服转角的量化方法及变化规律,采用ABAQUS有限元程序分析骨式连接节点在单向荷载作用下钢梁腹板厚度、钢梁翼缘厚度、钢梁高度、钢梁宽度、钢材强度等参数对节点显著屈服转角的影响,并采用通用弯矩法、等能量法、FEMA273法对骨式连接节点的显著屈服转角进行了计算.结果表明,钢梁腹板厚度、钢梁翼缘厚度、钢梁高度、钢梁宽度对骨式连接节点显著屈服转角影响较小,而钢梁的钢材强度对骨式连接节点的显著屈服转角影响较大.通用弯矩法及等能量法确定的骨式连接节点的显著屈服转角数值较大,FEMA273法确定的显著屈服转角最小,但同骨架曲线的拐点数值最为接近,建议具有明显拐点的骨式连接节点的显著屈服点可按FEMA273法确定.     

基于扫描输入的工程曲线特征点提取及拟合方法研究

工程设计中涉及大量的设计资料,设计资料的一部分是以曲线图表的形式存在,螺旋角系数曲线是典型的工程曲线,具备工程曲线的特征。以螺旋角系数曲线图像为例,提出扫描图像的预处理、图像校正、图像裁剪、二值化处理、网格去除、特征点提取等方法,进一步利用最小二乘法对特征点进行曲线拟合,实现工程曲线的数字化。     

双腹板顶底角钢梁柱连接受力性能分析

建立双腹板顶底角钢梁柱连接节点的精细有限元模型,对模型进行了非线性有限元数值计算,分析了在单调荷载作用下双腹板顶底角钢梁柱连接节点的承载力、极限变形状态、破坏机理和变形状态.深入探讨了双腹板顶底角钢梁柱连接高强螺栓的预紧力,角钢与梁、柱之间的接触压力等节点组件之间的力学特性,获得试验难于测得的力学特性,为双腹板顶底角钢梁柱连接在工程中的应用提供理论依据.     

基于广义点摄影测量的圆和圆角矩形三维重建

为了解决目前工业制造中圆和圆角矩形高精度误差检测方面所面临的难题,采用广义点摄影测量理论进行高精度三维重建与误差检测.论述了广义点摄影测量的数学模型,建立二维影像与待测目标参数间的函数关系,根据切线的斜率确定所需使用的数学关系式,并基于已知的像片内外方位元素,采用最小二乘模板匹配和物方直接解方法相结合进行圆和圆角矩形的三维重建和误差检测.实际图像数据的实验结果表明,由于采用了大量冗余观测值和相应约束条件按照最小二乘法求取整体最优解,可以获得0.03mm左右的三维重建和误差检测精度.     

摄像机主动位姿协同的人脸正视图像获取方法

为了主动调整摄像机的位置姿态以在物方空间降低由人脸旋转带来的影响,提出人脸-摄像机主动位姿协同方法. 利用工业摄像机与同步带类运动控制器搭建位姿协同环境,根据单像空间后方交会方法求解运动人脸姿态角和相对位置,计算人脸、摄像机和运动控制器各坐标系之间的映射关系,摄像机运动由相邻采样时刻摄像机相对位置和人脸姿态角计算得出的摄像机协同位姿控制,主动、实时地获取人脸正视图像. 实验表明,运动轴上的摄像机点位误差小于10 mm,取得的人脸正视图像提高了人脸纠正的精准度与鲁棒性.     

用于多光谱辐射测温的VNIR波段变焦镜头设计

采用多光谱辐射测温法对火工品燃烧温度进行检测时,要求热辐射系统同时能够成像,针对此要求对系统进行了设计。从测量参数约束出发,对变焦镜头主要参数、变焦方程以及各组元的基本参数进行了计算。依据变焦原理与变焦方程编写MATLAB分析程序,以正切差、视场角、系统总长为约束条件,综合考虑光焦度分配,以寻求最佳的结构参数,设计的变焦镜头可实现400~1700nm波段图像信号的传输。最后采用ZEMAX软件,分别在可见光和近红外波段进行优化设计和像质分析。可见光波段在满足视场要求的情况下,其各点传递函数均不小于0.5@100lp/mm,满足移动精度的要求。     

利用随机中点替代法改进遥感影像分维算法

在总结现有分形维数计算方法的基础上,根据遥感影像的分形特性,利用随机中点替代法获取插值点,从而对目前普遍使用的三棱柱面法进行了改进。对模拟影像及实际航空遥感影像进行仿真,结果表明:改进后的三棱柱面法较好地保留了遥感影像的分形特性,计算的分形维数也更为准确。     

基于Ferguson曲面插值的图像缩放方法

图像缩放是数字图像处理中经常遇到的问题,可通过对图像插值来实现.在常用的插值方法中,邻近点插值方法和双线性插值方法都不能保证插值处导数值连续,因而有些情况下无法满足实际需要.三次样条插值方法可以达到2连续,因而具有较好的图像效果,但计算速度较慢.本文提出了一种利用Ferguson双三次曲面插值进行图像缩放的算法,该方法的连续阶比邻近点插值和双线性插值高,同时,计算速度比三次样条插值快.     

基于小波变换的光声成像算法

为了进一步提高光声重建图像的质量,利用小波变换的多维多分辨率特性对光声图像进行消噪,将小波包的分解和重构理论与统计差值相结合对光声图像的细节部分进行增强。由仿真和实验结果表明,重建图像经过小波降噪和图像增强后,其对比度相对滤波反投影算法的光声像得到了明显的提高,其分辨率由0.55 mm提高到0.48 mm,该算法将为病变组织的正确诊断与治疗提供了更高的精度和准确度。