基于计算机视觉的刀具磨损检测技术的研究

针对难加工材料切削过程中刀具磨损检测自动化程度低和定量检测困难等问题搭建了一套基于计算机视觉的刀具磨损检测系统.通过分析刀具表面由磨损区向非磨损区过渡边缘的灰度变化特性,设定阈值初步分割磨损带,采用灰度梯度与灰度矩精确定位磨损带边缘,最后重建磨损图像,处理图像数据得到磨损量Vb.通过将该方法计算结果与显微镜测量结果比较后证明该系统具有较高的测量精度.     

一种基于机器视觉的叠层贴卡纸张自动计数方法

提出了一种叠层贴卡纸张的自动计数方法。采用了一种动态局部阈值分割算法,对图像进行分割,对应每个像素点,通过计算相邻模板尺寸14×9区域中的像素均值和标准偏差来分析界定其阈值范围;通过形态学方法对图像区域滤波、去噪、修补空洞,提取边缘有效特征区域;沿信封边缘方向以一定频率间隔截取单元特征区域进行统计计数,并设定合理的统计比对阈值,判断统计的有效性,该方法很大程度上消除了边缘细小毛边、部分区域叠、断对计数的影响,从而达到了准确测量的目的。     

改进Canny算法的CT图像环形伪影校正

为去除计算层析(CT)图像中的环形伪影,提高CT图像的定性分析能力和定量测量精度,提出了一种改进的Can-ny算法用于环形伪影校正.首先采用S-L滤波器对原始投影数据进行滤波,增强伪影信息.接着,设定角度阈值对梯度方向进行限制,排除斜角方向边缘的检测,实现竖直方向边缘点检测.然后,设置梯度阈值和链长度阈值实现伪影边缘点...     

基于机器视觉的光纤连接插芯内径测量系统

为了实现针对光纤连接插芯内径参数的精密和快速测量,首先采用了机器视觉方案,通过显微镜把内孔图像成像在高分辨率的CCD上,并获取图像,然后通过图像处理方法,计算出了光纤连接插芯的内径大小和真圆度,最后通过合理设计相应的硬件和软件,实现了光纤连接插芯内径参数的快速非接触式自动测量;同时提出了一种确定图像边缘的新方法,消除了光强变化对阈值设定产生的干扰,并对所采用的参数检测算法进行了阐述。实验结果表明,整个自动测量系统的测量精度达到了亚微米级,且具备抗光强变化干扰的性能。     

基于图像处理的刀具角度测量系统

针对加工过程中刀具磨损会影响零件加工精度的问题,利用图像处理技术实现了刀具角度的测量,以达到对刀具磨损情况进行动态跟踪的目的。以Matlab软件作为图像处理平台,通过图像灰度转换、二值化、边缘提取等技术手段,获得了刀具边缘轮廓,进一步用最小二乘法将轮廓拟合,最终求出了刀具角度。实验结果表明,该方法能较好地测量刀具角度,也可用于刀具几何参数的测试。     

微小型零件边缘光学特征和识别技术

分析了非相干光照明条件下微小型零件的边缘光学特征,传统的边缘检测方法没有考虑微小型零件的边缘光学特征,不能满足显微视觉测量方法的精度要求。针对微小型零件边缘检测的问题,提出一种基于最小二乘拟合的亚像素边缘检测方法。首先找出边缘区域灰度值最大和最小的点,根据灰度值最大和最小的点计算出阈值,然后将灰度值最大和最小点之间的点用直线方程回归,根据阈值的大小求出微小型零件的尺寸。试验结果表明,这种新的方法能够准确地识别出微小型零件的边缘,满足显微视觉测量精度的要求。     

图像测量中快速边缘亚像素定位研究

研究了一种图像测量中边缘点的快速亚像素定位的方法,采用先阈值分割再边缘提取进行粗定位,确定边缘点的像素级精度位置和边缘的方向,沿边缘点的边缘方向拓展像素,得到一定长度的灰度值向量,对向量进行处理实现边缘的亚像素定位。分别采用三次多项式拟合法、二次曲线拟合法和灰度矩法三种亚像素定位算法进行了理论分析和实验对比,结果表明,灰度矩算法具有较短的运行时间和较高的定位精度。     

刀具磨损的机器视觉监测研究

为提高铣削加工时的刀具利用率、降低刀具成本,提出采用机器视觉技术在机监测铣刀磨损状态,及时更换刀具。建立刀具磨损监测系统,由电荷耦合器件(Charge coupled device,CCD)相机获取刀具磨损图像,通过图像预处理、阈值分割、基于Canny算子和亚像素的边缘检测方法建立刀具磨损边界,提取刀具磨损量。开展GH4169镍基高温合金铣削实验,将监测系统检测的磨损量与超景深显微镜的测量结果进行比对,结果表明:该系统具有较高的检测精度,可实现铣削加工时刀具磨损状态的在机监测。     

连通管式位移测量系统的小波信号处理研究

在连通管式位移测量系统中,液体振荡影响系统的位移测量精度。由于位移信号与液位振荡在时域和频域内均相互交叠,采用时域或频域分析方法都不能有效消除液位振荡的影响。为此,建立了连通管式位移测量系统输出信号的模型,结合液位振荡信号的特点,提出了针对确定性干扰信号去噪的小波阈值法。该方法的基本思想是：根据液位振荡的频率范围确定小波分解的尺度,在不同尺度上设定不同的阈值,以小波重构信号与原始信号的相关系数为目标来优化液位振荡频率所在尺度的阈值。通过对实际系统输出信号的小波分析表明,针对低频位移信号改进的小波阈值去噪方法非常适合于连通管式位移测量系统的信号分析,能够有效地消除液位振荡的干扰。     

基于MATLAB的刀具角度测量北大核心

采用MATLAB图像处理技术,通过图像二值化、中值滤波、边缘检测等方法获得刀具轮廓,并应用曲线拟合方法对轮廓边界进行拟合,通过分析拟合直线刃的斜率,计算得出刀具角度值。实验结果表明,利用MATLAB检测刀具角度,不仅测量误差小,检测效率高,而且适应性广泛,可实现对高精度和微小刀具几何参数的测量。     

基于机器视觉的刀具几何参数测量技术

为了适应金属切削刀具理论研究和生产实践对于刀具几何参数快速、准确在线测量的要求 ,在Lab VIEW平台上开发了基于机器视觉的刀具测量系统 ,利用边缘检测、亚像素精度等图像处理技术 ,实现对车刀各参考平面内的主要几何参数的非接触测量。测量结果表明 ,测量精度可靠     

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。     

非合作目标姿态测量的嵌入式算法

针对一系列含有圆和直线特征的航天器,提出了基于嵌入式算法来实现非合作目标的姿态测量。该算法在现场可编程门阵列(FPGA)中完成边缘点的检测和边缘图像的细化;在数字信号处理器(DSP)中通过基于弧段的快速椭圆检测方法检测目标上的椭圆特征;同时用快速高精度的二次Hough直线检测方法检测目标上的直线特征。最后,针对实际在轨任务进行了地面模拟实验,基于椭圆特征和直线特征计算了目标飞行器和一个CCD相机的相对姿态。结果显示:该嵌入式方法所需资源较少,更新率优于3Hz;其测量精度随着测量距离的变大而变差,同一距离3个方向的测量精度不同,近距离(小于4m)、深度方向的测量精度优于100mm,其他方向最高优于60mm,角度精度优于1°,满足嵌入式系统对资源、在轨更新率和精度的要求。     

机械零件二维几何尺寸和形状检测系统研究与开发

针对传统接触式尺寸测量方法的缺点,探讨利用单目视觉测量系统对被测工件进行尺寸测量,为产品的尺寸测量提供实时、快速、有效、经济的测量途径.首先,视觉系统获取零件图像,并对图像进行滤波处理;然后,提出采用Canny六阈值法进行边缘提取,得到完整的边缘图像;最终,利用最小二乘法拟合出机械零件的边缘形状,并通过计算获得零件的几何尺寸.实验表明该系统所得到的零件边缘图像清晰,多个几何尺寸的测量精度符合要求.与传统测量方法相比提高了检测零件的效率和精度,大大扩展了测量范围,从而充分体现了机器视觉测量的优点.     

刀调仪的亚像素边缘检测技术研究

边缘检测技术是刀具预调仪的刀具图像处理的核心技术。文中利用基于阈值进行边缘提取的思想,实现了亚像素级别的边缘检测,可以将边缘检测的精度提高10倍以上,为进一步提取刀具参数奠定了基础。     

基于齿轮局部图像的齿距机器视觉测量方法

针对工业对中小模数直齿圆柱齿距快速测量需求及视觉测量特点,提出一种基于齿廓图像边缘过渡带信息统计的单个齿距算法。该算法首先采用双阈值法提取齿轮齿廓边缘过渡带像素信息,然后根据齿轮渐开线几何关系,将过渡带像素信息逆向映射到基圆上,计算得到最优的齿廓边缘渐开线初始相位角,最后利用两条相邻同名齿廓初始相位角计算得出齿距。通过采用高精度量块组合边缘测量试验,验证了该算法的原理正确性和测量精度。结果表明,利用该算法视觉测量得到的相对位置最大偏差为0.002 1 mm,最大分散度为0.000 52 mm。对同一5级精度齿轮进行齿距测量,视觉齿轮测量仪和MM3525齿轮测量中心测量的最大单个齿距偏差出现在相同齿距上,二者相差0.000 7 mm,其齿距累积总偏差相差0.001 mm,表明本齿轮齿距视觉测量方法可以满足5级精度直齿圆柱齿轮齿距的快速测量要求。     

光针轮廓扫描技术测量内螺纹曲面

分析了激光光针扫描在测量内螺纹曲面时的特性及影响精度的因素。根据光斑在被测面的噪声分布特点,采用中值滤波与小波阈值去噪相结合的综合滤波算法对光斑图像进行了去噪处理,其中中值滤波可以有效地消除光斑图像中的脉冲噪声,而基于小波变换的阈值去噪算法可以消除图像中的高斯噪声。通过综合滤波算法对光斑图像进行处理,可以有效消除激光光斑噪声,消除图像噪声对测量精度的影响,同时保持了光斑图像的细部特征。根据激光光斑图像在倾斜被测物体表面光强分布特点,设计了近似圆拟合算法来确定光斑中心,该算法相对传统算法具有计算量小、计算效率高,适合在线检测的特点,可以克服测量面倾斜对激光光斑中心的影响。利用采用上述方法的坐标机激光光针扫描系统,对标准内螺纹量规进行测量,对比应用前后的测量结果,螺距精度提高了0.48 mm,中径测量精度提高了0.44 mm,牙型角精度提高0.57°。     

气浮式转子动平衡机的结构设计

为了提高立式转子动平衡测量精度，采用气体静压球面支承技术使被测工件稳定悬浮，通过测量工件的微小偏移进行动平衡计算和校正。研制了测量装置、精密恒压供气系统和测控系统，探索了减少和消除干扰的措施。该系统克服了刚性支承摩擦力对测量精度的影响，具有很高的精度，实验表明，最小剩余不平衡度达0．8μm。     

基于NURBS曲线拟合的刀具路径优化方法

为解决复杂曲面高速、高精度加工中由于微小直线段链逼近自由曲线产生的刀具路径不连续问题,提出一种基于非均匀有理B样条曲线拟合的刀具路径优化方法.在该方法中,通过分析刀具路径的几何特征鉴别需要平滑的连续直线段链,对其分段进行基于最小二乘法的非均匀有理B样条曲线拟合优化,并设置相邻段连接点处的边界平滑条件,还原刀具路径应有的连续性.拟合算法采用特征点搜索法设定曲线参数,通过误差控制的曲线节点向量和控制顶点调整保证拟合曲线精度.实验表明,经过该算法拟合优化后的刀具路径具有良好的平滑性,显著提高了曲面加工的精度和效率.     

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。