C-V模型与工业CT相结合的几何测量方法

针对工业生产中复杂封闭内腔几何尺寸很难测量的问题,提出一种基于C-V模型的工业CT几何测量方法.首先利用C-V模型提取目标边缘坐标点的有序链码,然后利用Green定理和欧氏距离公式计算目标区域的面积和周长.在提取目标边缘坐标点的步骤中,把边缘灰度先验知识融入C-V模型以提高测量精度;在计算目标区域的面积和周长的过程中,合理地选择目标边缘有序坐标点和插值有序坐标点,再一次提高几何测量精度.实验结果表明,与2DFacet模型测量方法相比,文中方法测量精度约提高1个数量级;并已将该方法应用于实际中.     

基于立体视觉的平面圆参数高精度测量算法*

针对目前平面圆的圆心和半径测量方法存在的不足,提出一种基于立体视觉的平面圆参数高精度测量方法。该方法首先根据边缘分组算法和二次曲线椭圆拟合判别算法提取双目图像中的椭圆特征;其次利用分段立体匹配算法获取平面圆特征上部分点的三维坐标;最后通过三维平面拟合、坐标转换、平面圆拟合以及坐标反变换获取平面圆的圆心和半径参数。实验结果表明,该方法有效地减小了平面圆透视投影引起的畸变误差,提高了平面圆参数的测量精度。     

用于机器人柔性坐标测量系统的视觉传感器设计

视觉传感器作为机器人柔性视觉坐标测量系统最重要的组成部分之一,直接影响测量系统的精度、适应性.针对机器人柔性坐标测量系统的需要,提出了两步法测量空间形状的原理和数学模型,设计了一种线结构光单目视觉传感器,对其测量结果进行了误差分析,并用实验的方法证明了该传感器精度适中,体积小,重量轻,可以满足工业现场在线测量的需要.     

基于单应性矩阵的大尺寸零件视觉测量图像拼接方法

针对视觉检测技术对大尺寸复杂零件测量精度低的问题,提出一种基于单应性矩阵的大尺寸零件视觉测量图像拼接方法。首先建立世界坐标系→相机坐标系→投影坐标系→图像坐标系之间的归一化模型,提炼出简单易懂的坐标变换表达式H;然后对摄像机进行多次标定,确定像素当量、拍摄视场及焦距;再获取零件图像,利用前面得到的最简坐标表达式H得到拼接图像之间的配准,最后完成若干副图像的拼接,把拼接结果和SURF特征点方法及向后映射模型归一化的拼接结果进行比较。结果表明,该方法可以大大减少大尺寸零件拼接的时间,较SURF特征点方法和向后映射拼接用时分别降低86.55%和67.30%,拼接精度远高于SURF特征点方法和向后映射方法,分别提高了50.95%和25.08%,测量精度满足大尺寸零件检测精度要求。     

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.     

基于机器视觉的复杂形状模具尺寸测量

采用扫描仪与Matlab图像处理技术相结合的方法,对织针针坯模具进行了快速、准确地非接触式测量;首先,分析比较了摄像机和扫描仪在成像原理上的不同点,最终选择线阵CCD扫描仪来获取模具图像;采用数字图像处理技术,对扫描图像进行图像分割、边缘提取和特征检测等操作;通过计算二值图中边界区域的二维矩阵,得到边界点坐标;利用圆的hough变换检测出圆特征,计算得出圆心坐标和半径值;根据图像分辨率得出实际尺寸与像素尺寸之间的数值关系,计算并标注模具的特征尺寸;基于Matlab图像处理模块设计了用于测量模具和零件二维尺寸的图形界面;测量结果表明,该软件的测量精度可以达到3μm,满足测量的精度要求;测量时间明显低于游标卡尺和三坐标测量仪等传统测量工具,能有效提高测量效率。     

激光跟踪仪与室内GPS的协同测量组网方法

针对大型装备制造业中大部件对接测量任务的大尺寸、高精度、高效率、高可靠性的测量需求,设计了一种采用激光跟踪仪与室内GPS的协同测量方法,该方法可集成两个系统各自优势满足测量需求。在研究两种系统的测量原理和方法的基础上,提出了一种基于多传感单元观测值的基本约束方程构建方法,同时引入一维基准尺和三维坐标场两种几何约束构建相对约束方程用以提高组网精度。利用Levenberg Marquardt 迭代算法完成最优化求解,为提高迭代效率和精度设计了基于后方交汇的迭代初值计算方法。现场条件下的精度验证实验数据表明,室内GPS和激光跟踪仪组成的协同测量网络的测量误差小于±006 mm,验证了算法的正确性和精度。     

电阻式触摸屏多点校准及触摸压力研究

针对电阻式触摸屏在小点状目标应用环境中存在触点判断不准确、灵敏度不高的问题,提出两种改进措施;其一在现有三点校准算法基础之上,增加校准点数提高转换精度;通过贪心算法对随机校准点集进行优化约简,并利用最小二乘法求得校准系数;其二为提高触摸坐标的准确性和触摸方式的鲁棒性,加入触摸压力检测和阈值判定来去除无效点击;测试结果表明,基于贪心算法的多点校准可提高坐标校准系数的精度,而触摸压力判定的加入则有效提高了轻触时的坐标精度。     

双经纬仪三维坐标测量系统设计

在大尺寸坐标测量领域,双经纬仪坐标测量系统因其测量精度高、移站方便、非接触式测量等优点应用广泛。针对工业现场大尺寸精密测量的需求,本文基于双经纬仪前方交会测量原理,分析了两种不同的经纬仪系统标定方法,利用面向对象的VC技术设计实现了经纬仪系统的标定、通讯、测量、基本几何元素拟合等功能,并完成了系统人机交互界面的设计和基于ADO访问技术的数据管理。实验结果表明:该坐标测量系统测量精度高,操作高效实用,可广泛应用于工业现场大尺寸坐标测量中。     

柔性三坐标测量臂几何误差修正

柔性三坐标测量臂用于大尺寸工件的高精度检测及逆向工程,是现代制造业产品精度检测的重要设备。如何做好和完善测量臂误差的分析、检测和补偿,成为提高测量臂测量精度的重要问题。提出了用高精度正交三坐标测量机校准柔性三坐标测量臂关节误差的新方法。通过分析测量臂某一关节的所有几何误差,建立其数学模型;利用正交三坐标测量机和测量臂分别对30个标准球(均匀分布在一个圆上)进行点位测量,测出球心的标称值和实测值,建立了该关节几何误差补偿模型;对工件进行点位测量并进行误差补偿。实验结果表明,通过该误差补偿方法,其最大测量误差从0.04 mm降到了0.003mm,提高了柔性三坐标测量臂的测量精度,同时验证了该误差补偿方法的正确性和有效性。     

结合PCA与HEIV的椭圆目标检测算法

提出结合主元变换与异方差变量含误差模型的椭圆识别与定位方法。根据椭圆长轴对应于椭圆主元方向的特点,利用主元变换法将目标边缘数据变换到主元坐标系,给出新的椭圆轮廓度误差评定方法,将变换后数据点集的椭圆轮廓度误差作为椭圆识别的依据,采用基于异方差变量含误差模型的拟合算法获取椭圆的中心坐标。该方法将任意椭圆转化为标准型椭圆,简化了识别过程,考虑到椭圆数据点的异方差特性,提高了椭圆的定位精度,在噪声方差为0.05情况下,定位精度小于0.04 pixel。     

基于多磁传感器的智能航向测定系统

为了实现在强磁干扰环境下准确且智能地测定航向角,从影响磁传感器测定航向角精度的诸多因素分析,采用经典的基于椭圆拟合的校正算法,设计了一种由6只磁传感器围成一个圆的多磁传感器的自动磁校正设备。提出了一种有效的误差补偿技术和准确、智能的测定航向角的方法,避免了手动旋转单只磁传感器来采集不同方向的磁场的操作。多次实验结果表明:在室内强干扰环境中,这种校正技术补偿后的航向误差从150°降低到2.5°。     

基于精密星敏感器的航天器高精度姿态测量标定方法

为了解决传统航天器姿态测量方法中存在的误差率高的问题,提出基于精密星敏感器的航天器高精度姿态测量标定方法。首先对使用的精密星敏感器进行设计,并将在不影响航天器运行的前提下安装在合适的位置上。通过建立运动坐标系、坐标参数转换和设置姿态参数三个步骤得出航天器运动模型,在该模型下分析出航天器姿态的基本运动规律、利用精密星敏感器识别并选取航天器空间下的任意三个星点,最后综合定位的星点和航天器姿态的运动规律,从不同的角度上确定航天器姿态测量结果,为了提高航天器姿态测量结果的精度进行标定处理。通过模拟实验分析得出结论：与传统测量方法相比,基于精密星敏感器的航天器高精度姿态测量标定方法的平均误差率降低了6.0%。     

基于坐标变换的六维力传感器静态标定方法

为了提高传感器的测量精度,研究了六维力传感器标定矩阵的构造方法。首先,指出了传统标定矩阵的物理意义。然后,在传统标定矩阵中引入坐标平移变换算式,提出了一种综合考虑位置、姿态、坐标轴刻度比例缩放变换关系的六维力传感器静态标定方法。在标定试验的基础上,构造了标定矩阵,并对实测数据进行了补偿计算。误差分析表明:在传感测量系统无平移系统误差时,与传统标定方法相比,该方法的补偿精度略有下降。当在传感测量中加入平移系统误差时,该方法的补偿精度不变,而传统标定方法的测量精度明显下降。该方法起到了消除平移系统误差作用。     

多传感器视觉测量系统坐标统一技术研究

多传感器视觉测量系统中的每个传感器都有各自局部的三维测量坐标系,传感器在其自身的坐标系下完成相对测量,为了处理测量结果,必须把它们统一到一个总体世界坐标系中,求出传感器坐标系与总体世界坐标系之关系.本文详细介绍了以经纬仪空间坐标测量系统与靶标为中介实现多传感器视觉测量系统坐标统一技术,具体论述了两种坐标统一方法:直接坐标统一法与间接坐标统一法,并利用实验结果对其进行了验证.     

一种基于运动的线结构光视觉测量系统标定方法

针对船体分段数字化测量提出了一种基于直角坐标机器人的线结构光视觉测量系统.通过控制机器人的运动,安装在其末端的线结构光视觉传感器对固定的平面靶标成像,实现了摄像机坐标系与机器人坐标系位姿关系标定;同时利用交比不变性原理获取平面靶标上的特征点坐标,完成了结构光平面参数的标定.该方法易于实现,通过对已知的标准工件进行测量实...     

基于BP神经网络的超声测距误差补偿

指出了超声波在测距应用中的局限性,并给出解决方案。着重从新的角度补偿超声传感器的误差,提出了用BP前馈神经网络补偿超声波声速受温度、湿度变化而引起的误差。在室外工作的测距仪上,应用该补偿方法后超声测距的精度提高了2个数量级。本方案适用于高精度要求或复杂环境下超声测距。     

线结构光视觉传感器与CMM集成的一种标定算法

建立了视觉传感器仿射坐标系,在给出仿射坐标系 与CMM坐标系初始转换矩阵的条件下用函数逼近方法拟合出视觉传感器映射关系,并在此基 础上采用基于目标特征点的优化算法来反复修正仿射坐标系与CMM坐标系之间的转换关系, 使坐标转换矩阵估计参数收敛于最小二乘意义下的最优值,实现了视觉传感器建模及其与CM M的集成．本文最后给出了标定实验结果．