基于点激光和视觉引导的瓶口螺纹测量系统

人工测量医药罐体瓶口螺纹尺寸的精度与重复性较差，使用三坐标机虽能提高精度但检测速度慢，针对以上缺点，本文设计了基于点激光和视觉引导的瓶口螺纹测量系统。该系统能实现罐体的夹取、视觉引导定位以及瓶口螺纹的高精度测量。首先，针对上料位置的动态变化，使用机器视觉算法完成罐体的精确定位；其次，针对螺纹尺寸测量的高精度要求，使用激光测距传感器完成螺纹轮廓的数据采集；最后，针对螺纹的复杂外形，使用最小二乘法拟合螺纹轮廓，分别计算螺纹相关尺寸。试验结果表明，该系统能够准确地测量出不同规格的瓶口螺纹尺寸，绝对精度、重复精度分别能够达到0.01mm和0.003mm，基本满足医药罐体瓶口螺纹的测量要求，在实际生产中具有良好的可行性。     

高精度平面运动圆环位移转角测试系统设计

设计了一种平面运动圆环的转角位移自动测试系统,可实现对动态运动圆环的横、纵向位移和旋转角度测量。采用光学三角法与视觉检测方法,结合信号融合解算算法,实现高精度、动态位移与转角测量。实验证明:该系统可有效解决平面圆环在两个方向的水平位移与旋转角测量时存在的交叉干扰问题,可同时实现角度检测精度0. 05°,位移检测精度0. 1 mm。     

一种钢轨动态轮廓数据校准方法研究

为减轻轨检车振动对车载视觉测量系统动态测量钢轨轮廓的不利影响,提出一种基于轮廓曲线特征点和最近点迭代算法ICP(Iterative Closest Point)的数据校准方法。通过识别动态轮廓曲线的特征点,完成数据初步校准,然后利用ICP算法确定初步校准数据与标准数据之间的变换矩阵,实现动态数据最终校准。最后通过实验模拟了振动对测量的影响。实验结果表明：在垂磨和侧磨测量点处,校准后数据与标准数据偏差值的标准差分别为0.088 mm、0.085 mm,取置信水平为0.99时,校正精度分别为±0.227 mm、±0.219 mm,该方法有较好的精度,可应用于工程测量。     

基于图像分析的螺纹钢尺寸测量方法

针对螺纹钢复杂形状尺寸的测量难题,提出了基于图像分析的螺纹钢尺寸测量算法.首先,利用CCD相机获取多个视角的螺纹钢图像.其次,对获取的螺纹钢图像进行灰度化、滤波去噪、图像分割等预处理.而后,实现普通边缘检测方法,并提出一种亚像素的边缘检测算法,用于提取高精度的螺纹钢轮廓.在此基础上提出了基于普通边缘检测、亚像素边缘检测精度以及基于图像投影法的三种螺纹钢尺寸的测量方法,能够基于图像分析技术测量出螺纹钢的内径、外径、横肋间距、横肋与轴线夹角等尺寸与参数.最后,基于棋盘格标定靶进行简易标定以完成单位换算,获得了实际物理尺寸.实验结果表明,本文提出的方法可以实现螺纹钢多个主要尺寸的视觉测量,效果较好,为实现基于机器视觉技术的螺纹钢尺寸在线检测系统打下良好基础.     

基于机器视觉的圆环形零件形位尺寸自动测量

采用机器视觉技术实现对圆环形零件内外径和同心度的非接触式测量。使用200万像素USB数字摄像机获得零件图像,对图像采用双峰法寻找到合适的阈值将图像二值化,运用轮廓跟踪法找到零件的边缘,对边缘数据采用最小二乘法拟合求出零件的内外径和同心度。对1～2cm外径的零件进行实验,绝对误差小于一个像素,与人工测量值对比,最大误差不超过0.03mm。研究结果表明：在机器视觉测量中,摄像机的像素越大、被测物体尺寸越小,则测量精度越高,所以采用高分辨率的摄像机可以实现对高精度的微小零件测量。     

高精度圆柱直径大量程在线测量系统

高精度圆柱体是机械制造及各种高精度装备的核心器件,由于需求量大,其在线高精度检测是生产质量控制的关键环节.本文针对圆柱体直径高精度测量技术展开研究.设计V型测量平台,增大测量系统的量程,适应各种类型圆柱体测量.采用光学显微镜头、CCD摄像机和LED背景光源组件视觉系统,基于视觉检测技术实现高精度测量.实验数据显示,系统的重复测量精度在0.4 μm之内,绝对测量精度在3 μm之内,符合大部分高精度圆柱体的检测要求.     

基于速度平滑距离的高精度测量方法研究

随着卫星定位以及测定轨精度的提高,需要研究厘米量级的高精度测距系统。针对现有测控系统测量距离值存在较大随机误差的问题,提出了一种基于速度对距离值进行平滑的方法,以减小测距随机误差。为了保证速度的解算精度,给出了一种基于三阶锁相环路的跟踪接收方案,并对环路跟踪精度、速度平滑时间选择及优化等进行分析和仿真。仿真结果表明,新提出的接收方案和速率平滑距离方法能够实现对不同动态目标信号的有效跟踪,有效降低距离测量的随机误差,可为高精度航天测控系统提供一种解决思路。     

基于机器视觉转子冲片亚像素精度尺寸测量研究

针对传统冲压件人工尺寸测量效率低、精度难以保证等问题,提出一种基于机器视觉的转子冲片亚像素精度尺寸测量方法。该方法采用先将采集的冲片图像灰度化再应用中值滤波来降低噪声干扰的图像预处理方法;通过Canny算子与Otsu方法相结合实现自适应阈值边缘检测,再利用改进的Zernike矩方法进行亚像素定位,获取亚像素级坐标;然后设计轮廓分割算法,主要提取内外圆亚像素轮廓,同时设置感兴趣区域并基于K-Means聚类算法分割出骨架线段轮廓,最后使用最小二乘拟合法求解出转子冲片内外圆直径和骨架间距尺寸。实验结果表明,该方法平均测量精度可以达到0.01mm,测量精度高、速度较快,具有较高的实用价值。     

基于激光视觉检测的焊缝自动跟踪系统研究

旨在提高焊缝跟踪精度和焊接质量,提出一种基于激光检测自动焊缝跟踪系统。该系统由激光视觉部件、控制器、步进电机和十字滑架组成。当系统工作时,由激光视觉部件检测焊缝的当前位置与目标位置之间的偏差,控制器基于该偏差确定纠偏量,步进电机驱动十字滑架以纠正焊枪横向与纵向位置偏差。搭建出系统物理样机,进行了焊缝跟踪试验。试验结果表明,基于激光视觉检测的焊缝跟踪误差可控制在0. 5 mm 之内,其在精密焊接领域具有较大应用前景。     

基于机器视觉的表面粗糙度检测系统设计

针对光切法显微镜测量的实验装置,开发了一种基于机器视觉的表面粗糙度检测系统.介绍了系统的硬件构成和软件设计原理,运用图像处理技术从光切显微图像中提取出表面轮廓信号计算粗糙度评定参数.该检测系统能够实现工件表面粗糙度的智能、快速、多参数测量,通过测量实验与样本标准件的数值进行对比,验证了该检测系统能达到满意的精度.     

基于多传感信息融合的轨道线形检测

多传感信息融合是实现轨道线形高精度检测的重要方法,而加速度计和陀螺仪是多传感信息融合中的关键传感器。为了解决加速度计和陀螺仪存在累积误差导致测量精度较低的问题,提出一种基于多传感信息融合的轨道线形检测方法。基于捷联惯性系统和双目视觉的测量原理,建立了双目视觉与惯性测量结合的多传感数据融合模型,并利用扩展卡尔曼滤波实现了双目视觉、加速度计和陀螺仪测量信息的融合,提高轨道线形检测精度。通过实验进行验证,结果表明：基于多传感信息融合方法的测量精度比惯性测量方法提高了近9倍,且测量所得坐标在三个方向上的最大位移绝对误差不超过0.536mm,可有效实现高精度轨道线形检测。     

线阵CCD非接触直径测量系统设计

为解决直径测量系统中存在的对工件有磨损、测量精度低、无法实现动态测量的问题,提出采用光电传感器件——电荷耦合器件线阵CCD光电检测方法,配合光学系统实现工件的非接触直径测量,满足了现代工业生产对直径测量系统提出的高精度、快速、非接触和实时反馈的需求。对线阵CCD的信号检测电路、调理电路及数据处理电路设计进行了研究,并进行了三种工件直径测量试验和误差分析。试验表明,该系统可对φ0.5 mm～φ30 mm的工件进行直径测量,测量精度为±5μm。     

薄壁筒形件旋压制造外径尺寸在线检测系统

为提高薄壁筒形件旋压制造尺寸精度,针对当前旋压制造无外径尺寸在线检测的现状,设计了一种基于位移传感器和角度编码器组合测量的在线检测系统.通过建立直角坐标系,将采集的位移和角度信号换算得到筒形件轮廓坐标,根据坐标拟合圆,得到外径尺寸.完成了系统软件设计和硬件系统搭建,并进行了实验验证,结果表明:系统测量分辨率小于0.05μm,检测精度可达2μm,且重复性良好,是一种筒形件外径尺寸在线检测的可行方案.     

基于视觉的结构变形测量系统的实现

为了测量自行车把动态加载变形量,辅助车把疲劳试验,提出了基于机器视觉的车把图像测量系统设计方法.考虑到零件表面不确定性,采用黏贴圆形标志于表面进行变形量测量,对采集的实时图像进行线性滤波等预处理,连续轮廓搜索函数搜寻待测目标,进行基于随机Hough变换的圆形标志检测,接着利用图像特征参数计算实时变形量.根据误差理论对测量结果进行数据处理与分析.实验结果表明该测量方法效果明显,测量精度可以达到0.03mm,高于常规测试方法的测试精度,能够达到车把加载变形高精度测量的要求.     

适用于户外增强现实系统的混合跟踪定位算法

单一传感器无法解决户外增强现实系统中的跟踪定位问题.为了提高视觉跟踪定位算法的精度和鲁棒性,提出一种基于惯性跟踪器与视觉测量相结合的混合跟踪定位算法.该算法在扩展卡尔曼滤波框架下,通过融合来自视觉与惯性传感器的信息进行摄像机运动轨迹估计,并利用视觉测量信息对惯性传感器的零点偏差进行实时校正;同时采用SCAAT方法解决惯性传感器与视觉测量间的时间采样不同步问题.实验结果表明,该算法能够有效地提高运动估计的精度和稳定性.     

色噪声下卡尔曼滤波焊缝跟踪算法与试验研究

精确控制激光束使其始终对中并跟踪焊缝是保证激光焊接质量的前提．以大功率光纤激光焊接Type304不锈钢为试验对象,研究一种有色噪声环境下应用卡尔曼滤波最优状态估计预测激光束与焊缝路径偏差的方法．使用高速红外视觉传感器摄取焊接区红外热像,提取焊缝位置参数并构成状态向量,建立基于焊缝位置参数的系统状态方程和焊缝位置测量方程．针对系统动态噪声为有色噪声,通过扩展状态变量的方法建立有色噪声环境下的卡尔曼滤波算法,对焊缝位置进行最优状态估计并得到最小均方差条件下的焊缝偏差最优预测值,消除系统噪声对焊缝偏差测量的影响．焊接试验结果表明新方法可有效抑制有色噪声干扰并提高焊缝跟踪精度．     

基于线激光视觉的机器人焊缝跟踪鲁棒控制方法

为了解决机器人在高速状态下进行焊缝跟踪时在拐角处产生的失真变形问题,提出了一种基于线激光视觉的机器人焊缝跟踪鲁棒控制方法。该方法通过视觉系统的预测量获得焊缝轮廓信息,对焊缝拐点进行识别并辨认拐角区域,对不同的轮廓部分采用不同的控制策略,同时引入自动校正过程,校正实际生产过程中的装配误差。实验结果表明该方法可以实现可靠的检测与跟踪,解决了高速状态下的运动轨迹失真问题,有效地提高了机器人焊缝跟踪的速度与精度,并确保系统在外界干扰的情况下仍能保持准确和稳定的运动,增强了系统的鲁棒性。     

光学坐标测量系统技术研究

光学坐标测量系统是建立在数字近景测量技术基础上的一种新型精密测量系统.它具有便携性好、精度高、测量范围大、受环境干扰小等优点,适合工业工程的现场测量.针对工业现场精密测量的需求,分析了立体视觉原理以及通用坐标测量的数学模型.目前系统的精度接近±0.1 mm/m,整个系统已初步成型,能够对实物工件进行测量,其测量精度、自动化程度令人满意.     

机器视觉标定中的亚像素中心定位算法

双目视觉检测系统中,圆形标志的中心定位精度直接影响标定的精度和整体测量的精度。传统算法定位精度较低,不能满足高精度测量的要求。采用Canny算子对标定板图像进行边缘检测,Zernike矩定位亚像素边缘,用最小二乘拟合标志中心。实验表明:该方法对圆形标志中心点提取精确且稳定,中心定位精度优于0.1个像素,系统测量平均误差小于0.02 mm,满足高精度视觉测量要求。     

一种高精度太阳跟踪控制装置研究

提高太阳能跟踪系统的跟踪精度及其稳定性是提高太阳能利用效率及降低成本的重要途径.提出了一种以程控和光控相结合的混合控制高精度太阳能跟踪系统.通过对光电传感器进行改进,使其壁有一定的张角同时增加合适宽度的遮光板用使输出模拟量放大,以提高其稳定性和入射光偏差灵敏度,其中入射光最大偏差为0.105 mm.实验结果表明:该跟踪装置通过太阳光线垂直照射在接收器,从而有效的提高系统的跟踪精度且能够实现全天候自动跟踪.通过误差分析法将实测数据与理论数据进行计算得出跟踪绝对误差在±0.1°以内,比现有的跟踪控制装置更为精确,表明该跟踪控制装置满足稳定可靠、精度高、抗干扰能力强.