橡胶密封圈几何尺寸图像检测技术研究

目前油冷散热器件密封圈尺寸检测使用万工显人工目测方法,工作强度高,测量数据稳定性差。针对这种情况,提出了使用万工显、CCD相机、光栅和计算机搭建自动测量系统,实现了密封圈几何尺寸的检测。采用CCD相机替代万工显的目镜,由光学系统将被测密封圈的边缘成像于CCD靶面上,数字图像通过USB口传入计算机,实现图像采集,由固定于测量平台的光栅尺读取平台移动数据。采集密封圈6幅边缘图像,同时把光栅读数读入计算机。经过中值滤波、阈值分割、边缘检测等图像处理方法,结合光栅读数,经过坐标转换,得到了同坐标系下的所有图像边缘坐标,所有边缘坐标数据采用最小二乘法拟合圆,得出密封圈的半径值。实验数据表明,CCD测量系统均方差为0.0001mm,低于目测系统的均方差值0.0005mm, CCD万工显测量系统测量数据稳定性好。     

基于光学三坐标的线纹类计量器具自动测量方法

对基于光学三坐标图像处理的自动化测量方法进行了研究,内容包括仪器的测量原理、测量精度的影响因素、测量界面的建立、光学三坐标对线纹尺的检测、线纹尺测量结果的不确定度评定几个方面。为了更加准确全面地评定三坐标测量线纹类计量器具的数据结果,在不确定度的评定中首次提出采用Edlen公式微分法得到长度修正量。针对光学三坐标测量范围有限的技术问题,提出了数据拼接的方法对大尺寸玻璃线纹尺示值误差进行检测,实验结果表明该方法能扩展设备的测量范围,节约设备购置成本,保证测量的精度。     

用于丝杆导程精度检测的数据采集系统的研制

针对丝杆导程精度动态检测的需要,研制了一套高速同步采集模拟信号及光栅信号的数据采集系统,该系统利用FPGA作为核心器件实现数据采集,通过PCI总线完成硬件电路与计算机的通信,最终由计算机通过动态采集技术获得评价数据。数据采集系统可采集20 kHz的光栅尺输出信号,已经成功应用于某型号丝杆导程精度动态检测装置,该检测装置最高可测量4级丝杆,实现了预期的测量要求。     

基于光偏振信息的摄像机标定方法研究

摄像机内参数标定直接影响位姿测量精度。在自然光条件下采集图像,由于光照不均匀,使靶标图像产生局部高亮现象,降低了标定点图像坐标提取精度。针对这一问题,提出一种基于光偏振信息的摄像机标定方法,分两步完成摄像机标定,第1步,使用自然光条件下采集的图像完成摄像机标定;第2步,在镜头前加装偏振片,根据第1步得到的标定结果,针对不同偏振角条件下采集得到的图像,计算靶标平面与摄像机像平面之间的2D单应矩阵进而根据相应的重投影误差确定当靶标摆放在不同位置时所对应的最佳偏振角,最终使用该偏振角条件下采集的图像,完成摄像机标定。实验结果表明,该方法可以有效提升摄像机标定精度,进而提升位姿测量精度：在-45°～+45°范围内,平均测量误差低于0.019°,与使用自然光条件下标定参数的位姿测量相比,测量精度提升了0.01°。在0～20 mm范围内,平均测量误差低于0.03 mm,与使用自然光条件下标定参数的位姿测量相比,测量精度提升了0.043 mm。     

双目视觉风洞测量系统实现的关键技术研究

为了实现高温风洞内防热材料动态烧蚀变形的高精度测量,设计了由主动投射线结构激光、移动高速相机平台和同步控制系统组成的双目同步采集测量软硬件系统。重点研究了对双目视觉测量系统精度和速度影响重大的相机标定、相机同步、图像纹理特征匹配等一系列关键问题。提出了工程上实用的标定方法和准则;基于线结构光主动投射和高速相机,将传统图像幅面特征匹配约束到特征线匹配上来,降低了匹配难度;使用局部搜索改进了传统灰度重心法,不仅加快了线结构光光条中心线的提取速度,同时过滤了部分杂光干扰,提升了图像质量。基于上述方法实现的高速同步触发的双目测量系统目前实现了对常温物体的精确测量,在工况为：待测物距为1 200 mm-1 500 mm,扫描幅面为200mm×200 mm,扫描间隔精度为1 mm时,完成一次扫描用时1 s,距离精度为±1 mm,且残差呈正态分布。     

基于STM32的数显轨距尺图像数据采集系统设计

为了实现数显轨距尺测量数据的采集、存储功能,设计了一种结构简单、性能稳定的数显轨距尺图像数据采集系统,实现了轨距尺图像数据的实时采集、显示、存储功能。系统能够获取数显轨距尺测量数据图像,并将图像显示在LCD屏上,图像信息存储于SD卡中,既完成了测量数据的实时传输,又实现了对测量数据的保存。系统以Cortex-M4为内核的STM32F407ZGT6作为控制核心,利用OV2640作为图像传感器采集彩色图像,采用TFTLCD真彩液晶显示屏显示图像,利用FATFS文件系统实现SD卡的读写,从而使系统能够存储图像数据。实验结果表明,图像的采集系统稳定可靠,采集图像清晰,满足设计要求,对轨距尺读数的自动识别以及轨道测量数据的存储具有重要意义。     

一种基于机器视觉的圆型零件检测技术

利用机器视觉技术建立圆形零件检测系统,采用简单高效的标定方法和亚像素技术实现对圆孔和圆形零件的非接触精密测量。圆孔和圆形的直径测量过程包括图像采集、图像分析处理和结果输出。其核心算法是系统校正、图像预处理、二值化和圆检测。实验结果证明,该系统实现了在线实时检测,其精度达0.01 mm,具有良好的应用前景。     

基于网络可生存性的网站保护系统

利用机器视觉技术建立圆形零件检测系统,采用简单高效的标定方法和亚像素技术实现对圆孔和圆形零件的非接触精密测量.圆孔和圆形的直径测量过程包括图像采集、图像分析处理和结果输出.其核心算法是系统校正、图像预处理、二值化和圆检测.实验结果证明,该系统实现了在线实时检测,其精度达0.01 mm,具有良好的应用前景.     

基于线结构光视觉的燃料组件变形测量技术研究

针对快堆燃料组件外形变形参数的测量,设计了基于线结构光的燃料组件变形测量系统,并考虑到辐射对电子元器件和测量精度的影响,进行了测量系统的辐射屏蔽设计。对辐射屏蔽玻璃的折射对测量的影响进行了研究,并在空气中线结构光测量模型的基础上提出一种折射校正的线结构光测量模型。在空气中进行测量系统标定,然后对加玻璃的测量值进行折射校正,通过多组测量实验表明折射校正模型校正误差为±0.05 mm,线结构光燃料组件测量系统的全局参数测量的标准差不大于0.03 mm。组件测量系统能在一定辐照剂量下能实现燃料组件变形参数的高精度测量,对于获取燃料组件物理参数和堆芯设计具有重要的意义。     

基于FPGA的新型高速CCD图像数据采集系统

介绍一种基于Actel公司Fusion StartKit FPGA的线阵CCD图像数据采集系统。以FPGA作为图像数据的控制和处理核心,通过采用高速A/D、异步FIFO、UART以及电平转换、放大滤波、二值化电路和光学系统实现对图像数据的信号处理,并运用Visual Studio C++和Microsoft公司的基本类库MFC实现对采集数据的显示、绘图、传输控制等。利用搭建的系统平台实现对物体尺寸的测量,通过对所得的数据进行分析处理,明确测量的精度和可以达到的水平。对该系统在实时监控中的优点进行分析。     

基于CCD摄像机的测控装备标校系统的设计与实现

为了实现测控装备的标校,目标观察与监视,实时记录视频图像的功能,设计了基于CCD摄像机测控装备标校系统.该系统在镜头组合、标校处理器、主控计算机等硬件基础上,基于VC＋＋开发了标校软件,研制了测控装备标校系统.本系统能够成功实现标校,目标观察与监视、记录视频图像等功能.实践证明该系统运行稳定,很好的完成了上述功能.     

一种多功能图像编解码系统设计

JPEG2000算法在静止图像压缩中具有优良的性能,MPEG4和H.264算法则在运动图像压缩中具有优良的性能.但是在某些特殊情况下JPEG2000算法用在运动图像编码中也有一定的优势.介绍了一种通用的多功能图像编解码系统的设计,该系统既可用作编码板,又可用作解码板,而且兼容JPEG2000、MPEG4和H.264算法.另外,由于所有器件均为工业级,使得本系统用途非常广泛.     

基于双闭环结构的时栅转台自动标定系统设计

时栅转台精度的标定是时栅产业化过程中非常重要的一道工序,是时栅转台精度和可靠性体现。针对传统的标定系统采用激光干涉仪、光电自准直仪和金属多面体,人工操作效率低,可靠性差,提出用自制的数控控制箱结合嵌入式技术,开发了一种时栅转台自动标定系统。该系统以高精度的海德汉圆光栅RCN8510作为基准量仪,双微控制器与上位机为基础,形成双闭环控制结构,实现了实时在线误差修正与补偿。实验结果表明：采用双闭环控制系统时栅转台标定系统具有较高的稳定性,提高了时栅转台标定效率,时栅转台的精度达到2.4″。     

基于CPLD芯片控制的视频图像处理系统设计

针对当前连续视频图像的空间冗余性较高,图像数据处理及时性较差的问题,设计了基于CPLD芯片控制的视频图像处理系统。将CPLD存储模块内提取的数据信息,平均分配至视频图像采集元件及图像边缘检测元件中,再借助信息传输信道,建立与VGA视频图像显示模块的物理连接,实现视频图像处理系统的硬件执行方案设计。利用分数像素差优化结果,规范子窗口的动态显示权限,控制连续视频图像在空间范围内的冗余化程度,完成图像源路数的智能控制处理。联合视频进程与多线程控制原理,实施数据包缓冲区的信息排序,再建立全新的视频流存储模式,实现视频流的完整播放。对比实验结果表明,与多路视频处理手段相比,应用CPLD芯片控制处理系统后,图像数据帧缓存速率明显提升,而VGA信息转换指标却大幅下降,在抑制连续视频图像空间冗余能力的同时,解决了图像数据处理不及时的问题。     

一种新型精密光栅分度头数据采集系统的设计

阐述了精密光栅分度头测微的基本原理,并根据精密光栅度盘输出讯号的特点,提出采用微控制器联合CPLD的方案来进行精密光栅分度头的数据采集、处理与显示;重点介绍了系统关键部分的软、硬件设计方法。最后给出了该系统的主要性能指标以及实际应用情况：结果表明,该系统技术先进,性能优异,完全可以取代目前传统的精密光栅分度头数据采集装置。     

电动汽车充电口的超声位姿测量系统设计

针对电动汽车充电口视觉定位系统存在的配置成本高、图像处理算法复杂、环境适应性差等问题,提出了一种基于超声波测距的充电口位姿测量系统。首先对基于超声波的充电口位姿的测量技术进行了研究,然后对充电口的超声位姿重构进行了分析,采用了多点位超声融合的关键技术,最终实现了电动汽车充电口位姿的测量。实验结果表明测距模块在300~1200mm范围内测距精度可达±0.2959mm,位姿测量系统定位精度可达±1.5mm、±2.4°。经实际应用发现该系统具有较强的鲁棒性,达到了传统视觉定位装置的效果,满足了电动汽车充电口位姿测量的工程需求。     

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。     

Design and Calibration of an Opto-mechanical Appliance for 3D Non-contact Orthopedic Measurements Part II: Calibration Methodology and Experimental Results

A multistep iterative calibration methodology for the opto-mechanical system introduced in Part I is proposed. The methodology makes use of a monoview coplanar set of control points, whose number has been determined on the basis of both geometrical considerations and the results of a statistical analysis aiming at assessing the procedure stability in the case of noisy image data. The calibration procedure is carried out comparing the theoretical and observed images of the calibration pattern. Both synthetic and real data have been employed to test the calibration procedure, which proved to be accurate and efficient. The experimental results achieved by the calibrated system are satisfactory in terms of measurement precision.     

基于Zynq的SDI视频图像分割系统

为弥补传统视频图像分割器抗干扰能力弱、帧率低、设计复杂等缺点,选取XILINX Zynq XC7Z035 FPGA 异构平台,并与SDI技术相融合,采用高清数字串行解码芯片TW6874对4路数字视频图像进行同步采集,输出BT.1120数据至FPGA,以实现4路视频分开显示。为满足视频图像的分辨率和帧率要求,首先对视频图像数据进行像素抽样,其次利用AXI4-Stream Data FIFO进行行输入缓存,处理数据灵活,便于拓展,为进一步集成算法提供了基础。AXI4-Stream Data FIFO每行960个数据产生s_axi_s2mm_tlast信号与AXI DMA进行握手,将数据缓存至DDR3 SDRAM中,缓存540行之后进行下一个缓冲区地址的切换,AXI DMA每路视频图像均有3个缓冲区,从而完成三缓存设计,保证视频图像无撕裂现象。最后将缓存数据输出至SMPTE SDI IP核进行显示。实验结果表明：该系统实现了4路SDI视频图像分割,系统资源占用少,且视频图像帧率高,层次明显,无撕裂、无失真现象。