基于线性激光三角法的圆柱对象定位测量研究

为了实现圆柱对象定位点在竖直高度与水平横向两方向位置坐标的一次性准确测量, 采用线性激光三角法建立了线性激光三角法定位测量模型, 并进行了理论分析, 同时依据此方法设计了一套定位测量实验系统。使用工业相机采集被圆柱对象曲面反射的线性激光光斑图像, 选用blob算法根据图像中激光光斑几何特性提取光斑顶点像素坐标, 结合系统标定参量计算了圆柱对象定位点位置坐标。结果表明, 该测量方法在竖直高度与水平横向两方向的最大相对测量误差分别为0.14%与0.89%。该研究成果可用于工业生产中机械手对不同尺寸圆柱对象的抓取定位测量。     

基于线结构光的反射式平板玻璃厚度测量实验研究

基于光反射原理搭建了平板玻璃厚度测量系统,通过成像镜头将线结构激光在平板玻璃上下表面的反射光在CCD光敏面上成双线像,利用数据采集卡采集图像光强随像素的分布曲线,通过对采集信号进行小波去噪、双峰拟合得到双线像强度峰值像素差ΔN,进而计算得出玻璃厚度。测量前先利用标准玻璃板对测量系统进行标定以确定比例系数k,再对不同厚度的玻璃进行实际测量,并与千分尺的测量值比较,实验结果表明该方法测量平板玻璃厚度可行有效,系统相对误差为0.01。     

激光远场能量密度分布测试系统的实现

要设计了基于CCD成像法的激光远场能量密度测量系统,给出了CCD成像法测量远场激光能量密度分布的基本原理,并在特定条件下对激光能量测量模型进行简化.利用漫反射靶板将激光的能量分布信息采集至CCD相机,并在靶板的特征位置上安装能量探测器,依据激光能量模型,将激光光斑图像灰度信息与激光能量探头所测的实际能量值进行信息融合,...     

基于DSP和线阵CCD外螺纹几何参数非接触测量方法研究

为了提高外螺纹尺寸检测的精度并实现自动化测量,文章提出了基于线阵CCD的非接触测量方法,建立了包括图像数据自动采集和尺寸计算的测量系统,该系统通过控制高精度的线阵CCD扫描外螺纹在平行光场中的投影并结合光电编码器来获取螺纹图像。文章详细介绍了线阵CCD驱动电路的实现,以TMS320F2812为信号处理器的线阵CCD在线测量系统的硬件结构与软件设计。     

基于线结构光旋转扫描和光条纹修复的三维视觉测量技术研究

非接触式三维视觉测量广泛应用在工业制造质量检测中。针对工业金属零部件检测的应用场景,提出了一种基于线结构光旋转扫描和光条纹修复的三维视觉测量方案。首先,通过基于线结构光投影的计算机视觉技术,设计了线结构光旋转扫描视觉子系统,并对工业相机、线结构光平面和旋转扫描中心轴进行标定;然后,针对采集到的光条纹图像存在低灰度区域缺失数据的问题,提出了基于缺失区域自适应灰度增强的光条纹中心线提取算法,有效修复了被测零部件的线结构光投影条纹;同时,利用文中提出的线结构光三维视觉测量方案,通过重建标准球棒的表面点云计算两球直径和球间距来评价测量系统的精度,测量系统精度优于0.06 mm;最后,进行金属轮毂外轮廓形貌测量,通过重复性实验计算轮毂外轮廓最大半径,验证重复性误差优于0.03%。实验结果表明:该方法可以无损伤、高效率、高精度地实现工业金属零部件三维测量,弥补了接触式三维测量方法的缺陷。     

大型锻件尺寸在线测量系统研究

为实现生产过程中大锻件几何尺寸的实时测量,在分析锻件生产要求及工作环境的基础上,研发了一种大尺寸高温构件几何尺寸在线测量系统.结合投影靶标进行主动视觉标定;采用短波通滤光片结合结构光投影方式的图像采集技术,以获得包含足够几何信息的锻件图像;结合亚像素中心提取算法与结构光编码技术,进行特征点的提取、匹配和重建.测量实验表明,所设计的大型锻件尺寸在线测量系统在锻造现场环境中工作稳定,测量相对误差可达0.741％,满足了大锻件制造过程中的尺寸实时测量需要.     

基于数字图像处理的水中微气泡参数的测量

对实验室条件下拍摄到的气泡图像进行了一系列的图像处理操作,得到了较为清晰的气泡图像。继而应用扫描法测量气泡的直径,用粒子跟踪测速法(PTV)测量稀疏气泡的运动速率,用粒子图像测速法(PIV)测量高密度气泡的运动速率。以上方法均得到了相应的测量结果,为工业上对微气泡的测量提供了一定的参考。     

基于CCD的激光扫描测距技术研究

对基于CCD的激光扫描测距技术进行了研究,采用线激光进行物体截面轮廓测量,测量系统由线光源激光器、CCD摄像机、图像采集卡、计算机和相应的测量软件构成,该装置能获取被测物体部分截面的深度图像和距离(尺寸)信息.     

基于MIAS3D系统的驾驶动作三维运动参数测量

本文详细介绍了MIAS3D三维运动图像测量系统的各部分功能及测量原理。利用MIAS3D系统通过图像采集．相机标定,运动目标的检测跟踪及三维数据重建等操作准确地获得了驾驶员驾驶动作的轨迹和相关参数,为研究和分析驾驶员动作特征提供重要依据。     

土壤压实度的激光图像无损检测方法

为了实现土壤压实度检测,建立了土壤压实度的激光图像测量系统。首先采集土壤激光图像,并采用4邻域平均法对其平滑去噪;其次,采用Canny算法提取出激光图像中的激光光斑;然后选择含水量、激光光斑半径、吸收系数和散射系数作为分类器的输入特征参数;最后,利用反向传播(BP)神经网络预测压实度。实验结果表明,BP神经网络经过11次学习后,达到测量精确度的要求;与环刀法实际测量值相比较,平均绝对和相对误差在2%左右。因此,本文测量系统的检测精确度满足土壤压实度的检测要求。     

燃油喷雾内部构造可视化的激光CT技术(2)——对柴油机喷雾的应用

本文介绍了作者设计的燃油喷雾的激光CT测试系统,其中采用红宝石脉冲激光器作光源,CCD(Charge coupled device)摄象机作探测器,并配置了P540数字图象处理系统。利用红宝石脉冲激光和CCD的特性,实时地将燃油喷雾采集到数字图象处理系统上。用ART对喷雾图象进行重建,成功地实现了燃油喷雾内部构造的三维可视化。     

水下气泡光学图像识别方法

针对水中气泡与固体悬浮微粒不易区分的问题,提出了一种基于Zernike矩与灰度计算的水下光学气泡图像识别方法。该方法主要分为图像划分、图像预处理和特征提取三个步骤。首先,获取水下悬浮微粒的图像,从中划分出单个气泡并选取部分样本;为了更好地提取与表示气泡轮廓与灰度特征,然后采用图像预处理方法增强气泡边缘特征,选择并构建气泡特征库;最后,采用Zernike矩计算悬浮微粒特征的相似度,区分圆形微粒与非圆形微粒,之后计算微粒中心与灰度变化趋势,辨别气泡与固体悬浮微粒。实验结果表明,在测试数据集上的气泡识别准确率达到94%。该方法不仅能够辨别圆形与非圆形微粒,而且能够融合灰度梯度计算方法以获取更好的结果。该方法从形状与灰度两个方面提取与辨别目标的特征信息,提高了气泡识别精度,具有较高的精确性与适用性。     

数字直接制版系统的激光扫描成像设计

提出了数字直接制版系统激光扫描成像结构,设计了基于数据单元分割的多链路激光扫描成像系统。建立了激光光束动态控制模型,设计了低畸变聚焦光学系统,设计制作了光栅光阀调制器,实现了单束1Mbit/s以上的高速率、高功率激光调制,使多路输出光强稳定一致。首次提出了基于机械运动的动态反馈补偿电路技术,自适应调整数据扫描速率,保证了成像速度与各像素点灰度的均匀性、各像素点尺寸和距离的一致性。实现了高分辨率、高网点还原率与高重复精度的数字直接制版系统。     

气液两相流三维测量中虚拟立体视觉传感器的优化设计与实验

针对高速动态的气液两相流动对象,基于双目体视原理,采用单台高速摄像机和反射镜组,对虚拟立体视觉传感器进行了优化设计;对气泡发生装置中竖直向上的气泡特征参数进行三维测量。建立虚拟立体视觉传感器三维测量模型,综合考虑实际视场、传感器结构和测量误差等因素,通过结构参数对3方面性能影响的仿真分析,最终确定传感器的结构参数。实验结果表明,传感器测量空间距离误差优于0.14 mm,相对误差优于0.49%,适于气液两相流动态测量,可以实现气泡运动的三维重建。     

不同环境压强下激光空泡特性研究

构建了激光空泡测量实验平台,使用脉冲激光聚焦击穿水介质产生激光空泡,由水听器对激光空泡溃灭辐射声信号进行接收,利用充气泵对高压水箱内的气压进行精确控制。通过仿真计算和实验对不同环境压强下的激光空泡特征和其溃灭时辐射声信号的峰值变化特性进行了研究。结果表明:当环境压强处在0.1~0.7 MPa 范围内变化时,随着环境压强的增大,激光空泡首次脉动周期和空泡最大半径逐渐减小,两者的变化速率逐渐减小。空泡溃灭时辐射声信号的峰值声压在0.1~0.4 MPa内逐渐增大,在0.4~0.7MPa 内逐渐减小,且增大速率大于减小速率。     

光学元件激光损伤在线检测装置

设计并搭建了一套光学元件表面损伤检测装置,用于激光损伤实验中光学元件表面损伤的自动化在线检测。装置主要由自动变倍显微相机、高精度位移传感器、两维扫描轴、调焦轴、快速复位平台和系统控制器组成。两维扫描轴按照规划好的弓形路径对光学元件表面激光辐照区域进行扫描,调焦轴对位移传感器反馈的离焦量进行实时修正,显微相机采集子图像并进行保存。首先,分析影响图像拼接精度的主要误差源并通过图像矫正等方法进行补偿;然后,利用图像拼接技术将矫正后的子图像矩阵进行高精度无缝拼接,得到大面积高分辨率的光学元件表面损伤图像;最后,对损伤图像进行后处理得到损伤个数和损伤面积等信息。实验结果表明:装置在5 min内实现了光学元件表面15 mm15 mm区域的扫描拼接和检测,成像系统分辨率优于228 lp/mm,图像拼接误差小于2 pixel。     

红外系统小目标成像自动调光方法

提出了一种实时调整红外相机积分时间的方法。针对成像为点目标且灰度值变化剧烈的情况,为保证红外辐射特性测量的精度,标定了相机在不同积分时间下亮度与成像灰度值的对应关系,确定了红外相机响应关系线性度较好的区域;提出了点目标弥散范围的计算方法,并对红外系统的模拟图像和真实图像进行匹配获得最优化估计的目标位置、尺寸以获取目标的所有灰度值,而后根据亮度与灰度的关系对积分时间进行调整。实验结果证明,可同时调整两个不同红外相机的积分时间以保证灰度值处于理想区间内,调整频率可达25Hz,满足高速飞行器试验的实时性要求。     

尾流气泡激光散射的测量

采用收发分置的光学结构实现了尾流气泡对532 nm激光在散射角5°～175°内的散射测量,同时测量了水的激光散射。散射角度的改变是通过发射系统不动而转动接收系统来实现的。解决了散射信号大动态范围的压缩问题,讨论了接收视场内散射体积随散射角的变化。分析了气泡散射的信号特征,并提出了气泡散射信号的功率谱密度处理法。将实验结果与米氏理论结果进行了对比,发现尾流气泡的激光散射强度及其随散射角的变化趋势与米氏理论结果吻合得很好,与水的散射相差近一个数量级。研究结果表明利用激光可以将气泡和水的散射区别开,即利用激光探测尾流气泡的存在具有可行性。     

激光淬火过程实时检测系统的设计

为了研究激光淬火过程中工件加工质量,研制了一套新型激光淬火动态检测系统.采用CCD实时采集淬火过程红外热辐射图像数据,通过合理选择CCD型号,消除了检测过程中图像过饱和现象.计算机图像处理将彩色图像转换为灰度图像,并对灰度图像进行伪彩色处理和阈值分割处理,获得了加工过程中硬化带宽度数据,设计出实时检测软件系统.结果表明...