新型单摄像机镜像双目视觉传感器的研究

通过分析玻璃厚度激光折射测量原理误差,并以双目立体视觉传感器三维测量模型为基础,提出一种自动补偿玻璃板上下表面倾斜的单像机双目视觉传感器模型.变传统的双CCD摄像机结构为单CCD摄像机结构,加装一组对称光学反射镜,镜像出一对虚拟摄像机,可在同一个CCD像面上采集到存在视差的两幅图像,从而消除玻璃板上下表面倾斜角引起的系统误差;建立了标定数学模型,并确定视觉传感器测量模型的标定方法.     

基于CCD的玻璃厚度在线测量系统

浮法玻璃生产中需要对玻璃在高温区进行在线测量.研究了利用半导体激光和线阵CCD组成的在600℃高温条件下工作的玻璃厚度在线测量系统.系统采用循环水冷却方法使测头工作在正常条件下,利用软件对数据进行处理来克服高温气流等造成的随机误差.系统样机对玻璃厚度进行在线测量的精度达到15μm,测量范围为2～20 mm.     

单帧图像热致光学误差祛除算法研究

在研发浮法玻璃锡槽在线测厚仪的过程中,为了克服高温气体湍流条件下激光传输光线起伏效应对激光测量系统性能的影响.利用基于帧差的像点运动轨迹探测手段,确定的流场内图像模糊、抖动的体现程度与CCD的积分时间成反比;试验采用各种合适窗口的邻域滑动平均法,对线阵CCD数据数列进行修正可消除热致光学误差对视频信号的影响.     

高温环境中线阵CCD图像特点识别算法适应性研究

利用激光三角折射法在高温环境(高于650℃)条件下,对玻璃厚度进行在线测量,要求精度优于±0.02 mm.由于实际测量环境与标准实验室测量环境差距大,能否在恶劣环境中实现像点精确定位是仪器设计的关键问题.在分析高温环境中CCD目标像点热致光学误差、激光传输湍流效应的基础上,利用目标像点内像素间灰度值的高度相关性,构造一个尽可能精确反映目标区域像素灰度值、目标像点质心位置之间关系的数学模型,从而实现对点目标像点位置的精确估计.     

基于电容传感器的熔融金属液位检测系统

在讨论电容传感器原理的基础上,提出了一种在700℃的高温环境下实现在线检测金属熔融液位的电容传感器测量系统.其特点是:利用氟金云母微晶玻璃和铟钢加工新型传感器测头;以熔融金属液面作为固定极板;采用循环水冷却增加其在高温环境中的工作寿命;改进驱动电缆技术提高测量信号的稳定性;利用单片机对检测系统进行非线性补偿.实现对熔融金属液面高度在线测量的精度达到0.1mm,测量范围为1～15 mm.     

CCD线材直径自动在线检测系统

介绍一种线材直径自动在线检测系统，利用线阵CCD图像传感器作为几何尺寸敏感器件，用单片机对CCD输出信号进行处理并显示。系统可用于对线材直径、厚度等几何尺寸进行动态在线测量。     

基于CCD技术的自举式光学水平基准测量方法

提出了一种以CCD器件为传感器的光学水平基准的测量方法 ,具体介绍了以单片机 89C5 1为核心处理器的水平基准测量电路的软硬件设计。     

线阵CCD单板旋切厚度在线测量系统

线阵CCD作为一种高灵敏度光电传感器,广泛用于非接触检测领域中.本文介绍的线阵CCD单板旋切厚度在线测量系统,以8031单片机为核心,实现对单板旋切厚度的非接触在线测量,通过LED显示器显示测量结果.并由打印机隔时打印.测量精度达±1.4μm.该系统具有速度快、精度高、对环境要求低等特点.     

本期摘要

在现代工业检测中,很多地方会对狭缝尺寸进行测量。为了高速高精度的测量狭缝的尺寸,介绍了一种能在线实时测量狭缝尺寸的系统。系统通过转镜旋转扫描整个狭缝,而后对通过狭缝的光线进行反射成像并进行处理,在不移动相机的情况下扩大了相机的测量区域。系统以机器视觉技术为基础,利用线阵CCD摄像机拍摄图片,通过数字图像处理技术进行数据处理。系统克服大部分测量设备难以实现在线测量、精度低、成本高等缺点。     

球径在线测量仪的数字温度补偿方法

针对CCD球径在线测量仪，在大温差、高温场下系统组件产生的温度漂移问题，提出了一个以单片机为核心的新型温度补偿系统。该系统硬件结构简单，软件设计灵活，有较宽的温度补偿范围，同步性好，对提高测量精度有明显效果。     

基于激光反射投影原理的重叠玻璃尺寸测量方法研究

论文在激光投影法的基础上,结合重叠玻璃的投影特性提出了一种新的测量重叠玻璃平面尺寸的方法---基于激光反射投影原理的移动式测量方法,解决了使用非接触测量法测量重叠玻璃平面尺寸存在的难题。该方法通过获取经玻璃反射后的激光投影线段图像,分析被反射后激光线的投影特性,提取了反映玻璃平面尺寸的特征,并利用该特征分析计算出了重叠玻璃的平面尺寸。论文根据此方法设计了一套重叠玻璃平面尺寸测量实验系统。实验数据表明：这个测量方法能达到生产的精度要求,对于重叠玻璃的平面尺寸测量具有可行性,可应用于流水线上的重叠玻璃平面尺寸在线测量。     

固体火箭发动机包覆层激光测厚的误差分析

由于火箭发动机的特殊性,在测量过程中检测器不能接触包覆层表面,以免污染包覆层。超声法测量时由于声阻抗的存在,可能导致包覆层的回波信号在多次反射当中相互抵消而无法辨别这两个回波的时差,难以实现精确测量。针对了这些问题,介绍了一种火箭包覆层厚度激光测量方法。并通过测量值和校正值相加,消除同轴向上的误差来进行误差分析。实验证明,该方法能够确定火箭壳体内壁涂敷包覆层厚度测量误差的来源,并进行准确的分析误差。     

基于线结构光扫描的结冰冰形三维测量

现有三维扫描仪进行结冰冰形测量时需喷涂显影剂,无法满足结冰生长过程3D冰形在线测量需求。为此,基于线结构光扫描,提出了结冰冰形三维测量方法,搭建了基于传送带的线结构光扫描冰形测量装置,对线结构光视觉测量系统进行标定,获取了摄像机和激光平面方程参数,采用改进的梯度重心法实现了低对比度冰体图像激光光带亚像素中心位置提取,结合标定结果计算了冰体轮廓线三维坐标,再根据传送带运动距离,对冰体轮廓线逐行拼接,得到整个冰体三维测量点云。实验结果表明,对半径已知的圆柱形冰块进行轮廓线测量,相对误差为0.157 mm。     

多导航传感器系统实时在线性能评估算法研究

从实际工程应用的角度出发,提出了多套导航系统存在情况下的导航系统性能实时在线评估算法。对同类测量导航系统采用加权最小二乘算法以得到一套更高精度的测量信息,在此基础上,利用开环卡尔曼滤波分别对惯导系统实现实时信息融合,再对单独融合后的导航结果进行加权处理得到最终的融合导航结果,并以此作为导航系统性能评价的基准和实现对导航系统的在线故障检测。通过实时仿真结果表明:应用该算法对导航系统进行评估,能够在不增加系统本身负担的情况下,具有较高的性能评价精度,是一种切实可行的方法。     

大型回转工件直线度的在线测量

应用多只激光点结构光传感器对大型回转体工件横断面扫描,形成多个光切平面。拟合各个光切面上离散点为空间椭圆曲线,求出光切面中心的空间三维坐标,由此确定大型回转体工件轴线的直线度,并计算出横截面几何形状。提出了大型回转体工件直线度激光视觉测量方法,推导了数学模型,进行了实验研究,并给出了实验结果。     

工业机器人视觉检测系统的现场标定技术

介绍了基于通用工业机器人柔性在线视觉检测系统的坐标测量原理。为了获得封闭和准确的系统坐标变换链,以MD—H模型为基础建立了机器人的距离精度校准模型,同时,对多个校准点运用奇异值分解的形式分步求解旋转矩阵和平移矩阵,实现机器人基础坐标系与激光跟踪仪坐标系之间的配准,进而完成多台机器人基础坐标系与车身坐标系的统一。实验表明:该方法操作简单,能够获得±0.30 mm的标定精度。     

双路扫描式激光测径仪系统设计

针对企业对小型零部件生产线上的工件线径检测精度和稳定性问题,研制了一款基于ARM+FPG A的双路扫描式激光测径系统,用于解决扁平形漆包线线径的精确测量问题。该测径系统采用标准棒法测量原理,运用累加求和取平均值的处理算法,实现了工件线径的厚度和宽度双向检测,克服了单路激光测径系统测量范围受限等缺点。实验结果表明,该测径仪精度可达到0.001 mm,示值误差不超过±0.005 mm,稳定性能好,测量精度高,适合于生产线上小尺寸工件线径的精度检测。由于FPGA的快速数据处理能力,本系统特别适用于动态线材的尺寸监测。     

相邻金属孔间壁厚现场检测系统关键技术的研究

相邻金属孔间的壁厚测量以往都是根据镗床加工过程中的进刀量计算得出,精度较低.本文提出了一种应用电容传感器对两个金属孔间壁厚在线检测的系统.基于电容传感器,研究了电容测头的电场边缘效应的影响及保护环的宽度选择,设计了测量孔壁的电容测厚传感器进行差动测量.系统由两个距离确定的电容差动测厚传感器、测量电路、A/D接口及软件组成的.对壁厚2 mm,孔径3 mm的相邻金属孔壁厚的测量实验显示,误差达到0.3 μm.系统属于非接触测量,无需修正测头及工件变形误差.此系统测量精度高,测量速度快,操作方便,全套仪器便携,是解决相关壁厚现场精密检测问题的好方法.     

Application of astigmatic method and snell’s law on the thickness and refractive index measurement of a transparent plate

In this study, a thickness and refractive index measuring system for the transparent plate has been proposed. The measuring system is composed of an astigmatic measurement module and a light spot measurement module using a DVD optical pickup, a laser diode and a quadrant photodiode detector. Both of the thickness and refractive index of a transparent plate are converted into the focusing error of DVD pickup based on astigmatic method and the light spot displacements based on snell’s law in our proposed system. The thickness and the refractive index are simultaneously calculated by means of two nonlinear formulas. The accuracy of the proposed system is 99 % verified by a height Gauge and the refractive index by the TF-166.     

An evolutionary regulation algorithm for the twin laser measuring system

An instrument based on twin laser sensors for non-contact measuring is designed for a machine tool applied in the process monitoring for the thickness measurement of a print circuit board (PCB). Without proper adjustments of an experienced operator, the precision of twin laser measuring is worse than the resolution of a single laser measuring. In this paper, a hybrid system by evolving a case-based reasoning (CBR) system with a genetic algorithm (GA) is developed for the automatic regulation problem of a twin laser measuring system. The results of the thickness measurement of a PCB by the hybrid system were compared with the results of a back propagation neural network, a conventional CBR, and a multiple regression analysis method. The experimental results show that the GA/CBR is more accurate and efficient when applied to the thickness measurement of a PCB than other traditional methods. Received: May 2005 / Accepted: January 2006