防爆壳体焊口装配质量的激光视觉检测方法

提出了一种矿用防爆壳体焊口装配质量信息参数间隙量、错边量的激光视觉检测方法.首先,搭建了一套以摄像机、光栅激光器、计算机为核心的视觉测量系统,获取壳体底部装配焊口的光栅条纹图像.通过分析光栅条纹与装配焊口的耦合情况,得到了光栅条纹特征点跟随装配间隙量、错边量变化的相关关系.其次,将图像中的光栅条纹进行分割、细化,获取条纹轮廓点坐标,通过计算机自动搜索数据得到光栅条纹的特征点坐标,建立光栅条纹特征点矩阵.最后基于特征点矩阵建立焊口装配间隙量、错变量的求取算法,并建立了基于焊口间隙量、错变量的焊口装配质量评价指标及方法.验证结果表明,视觉测量系统获取的壳体装配信息与人工测量结果吻合度高,可代替人工测量实现装配质量的评判.     

坡口及焊缝表面三维轮廓的激光视觉测量

提出了一种坡口及焊缝表面三维轮廓激光视觉测量方法. 投射在坡口及焊缝轮廓表面的激光条纹,其视觉图像可作为表征轮廓特征的信息源,系统采集连续扫描的激光条纹视觉图像,得到条纹上各离散点的三维坐标. 同时采用一种搜索拟合插值算法,获取条纹间各离散点的三维坐标,在系统的三维坐标系中,采用离散点直连成网格的曲面重构方法,实现了一段坡口及焊缝表面三维轮廓的实时测量. 结果表明,在重构的三维表面轮廓任意截面上,获取的坡口宽度和深度值与游标卡尺实际测量值吻合度可达97.85%以上,这种激光视觉测量方法是可行的.     

管道焊口间隙量与错边量的激光视觉检测

提出了一种长输管线焊口组对间隙量、错边量的激光视觉检测方法. 首先，搭建了一套可实现圆周焊口轮廓激光视觉自动检测的计算机系统. 通过对采集的激光视觉图像分析，发现了管道焊口间隙量、错边量与激光条纹断点、拐点等图像特征间的相关关系. 其次，将提取的条纹图像通过骨骼化的形态学处理，得到了单一像素宽度的细化条纹. 采用亚像素轮廓坐标检测算法，获得了条纹上离散点的像素坐标. 最后，基于获取的条纹拐点、断点像素坐标和几何对应关系，建立了间隙量与错边量的求取算法. 实际验证结果表明，基于激光条纹特征点像素坐标获取间隙量与错边量的激光视觉检测方法是可行的. 测量结果可满足焊口组对质量评判的需求.     

基于光栅投影的焊后焊缝表面三维测量

焊缝表面三维轮廓是评价焊后焊缝质量的重要指标,针对常用线结构光扫描进行焊缝测量时无法兼顾测量速度与精度等问题,设计并搭建了一种基于面结构光光栅投影的焊缝三维轮廓测量系统. 首先,通过数字光处理(digital light processing,DLP)投影仪向焊缝表面投射面结构光光栅条纹图像,摄像机获取变形调制条纹,利用四步相移法结合多频外差时域解相算法准确地实现了变形光栅条纹相位主值的解算和相位的展开.然后,利用平面靶标结合精密平移台获取空间点阵列的方法实现了对模型参数的标定,该标定方法精度高、可操作性强、结构稳定.最后,采用空间相位映射模型实现焊缝相位信息到高度信息的转换,实现焊缝三维轮廓的测量.结果表明,该测量方法能很好的表现焊缝细节信息,测量结果准确,测量精度能达到0.0968 mm,可以为焊后焊缝外观检测与评价提供可靠数据.     

三维焊缝图像传感技术

介绍一种采用光栅莫尔条纹技术的三维焊缝图像传感系统,它由交角很小的两块黑白透射光栅和CCD摄像机镜头等元件构成,根据系统的光路结构找出变形的莫尔条纹相对焊缝的上表面相对偏移量与焊缝形貌的函数关系,得到焊缝的三维信息.阐述了实现方法以及图像处理过程,并进行了获取焊缝三维图像的试验.结果表明,这种光栅莫尔条纹三维测量技术提取图像信息简单,可以获得焊缝的边缘形状和焊缝坡口的大致形貌,适用于焊缝图像的精确特征识别和提取.     

钨极氩弧焊熔池表面高度测量系统纵向标定

研究基于傅里叶变换轮廓术的钨极氩弧焊熔池表面高度测量系统的纵向标定方法,将一正弦光栅投向置于熔池位置的标定板,用一维精密移动装置带动平板纵向移动,构造不同的已知高度分布.4f系统把标定板上的光栅条纹转移到输出面,在输出面放置白屏接收输出图像,CCD拍摄屏上的光栅条纹,通过数字图像处理求出像素平面每点的位相值,确定系统的位相高度映射关系,对测量系统进行纵向标定并进行焊接实验,初步获得了熔池的表面高度分布.     

超塑性自由胀形的双目立体视觉测量研究

超塑性自由胀形实验中准确测量胀形件轮廓曲面以及曲面上各点的变形是建立超塑性自由胀形解析理论的重要基础.本工作依据自由胀形件轮廓为轴对称旋转曲面这一重要特征,将曲面测量问题转化为曲面上特征点的测量,采用双目立体视觉系统测量特征点的三维坐标,并进行曲线拟合以确定其轮廓曲面,计算几何参数,通过分析轮廓曲面上特征点位置变化以及两相邻特征点之间间距的变化来测量应变.介绍了双目立体视觉系统的组成和测量方法,以及系统模型、标定方法、消除高温影响和图像处理等关键环节,给出了胀形件几何参数和变形测量的方法,进行了测量实验.     

基于双目视觉的化学铣削零件轮廓测量

针对飞机蒙皮的化学铣削加工区域轮廓的测量问题,构建了一套基于双目视觉的测量系统.以双目相机作为视觉传感器,结合光源系统和多曝光融合算法得到融合图像,基于Canny算法和双三次插值法提取亚像素轮廓,通过基于ZNCC的立体匹配,最终实现化铣区域轮廓三维重建,获取区域的轮廓信息.实验结果表明,提出的系统具有较高的测量精度,显...     

正交异性钢结构桥梁面板焊接区缺陷空间视觉定位方法

为了减少焊接桥梁因疲劳产生裂纹，减少安全威胁，提出正交异性钢结构桥梁面板焊接区缺陷空间视觉定位方法。利用视觉注意力机制分别采集方向和亮度显著特征图，通过融合算法将二者融合，生成初始焊接区域图像。使用二值化处理方法计算图像初始对比度和像素分布系数，设定像素阈值，去除噪声点，提高图像质量。采用改进区域生长算法确定生长准则，通过阈值更新的方式实现图像背景与目标分离，获取图像条纹斜率，比较相邻像素点的斜率值，将该值做为判断特征拐点的依据，提取缺陷特征；结合获取的特征，利用最近邻域法识别出缺陷，实现缺陷视觉定位。结果表明，所提方法能够获得高质量的视觉图像，定位误差小。     

基于结构光投影的焊接熔池图像获取与处理

建立一种主动视觉传感系统,以小功率激光器作为主动光源投射激光到特制光栅上,在焊接熔池表面形成变形激光条纹,用加了窄带滤光片和中性滤光片的CCD在系统另一侧实时拍摄熔池图像。选取合适的激光入射角度和CCD拍摄角度,较好的避开弧光对熔池图像的干扰,采集到熔池区变形激光条纹。对熔池图像特征进行分析,变形的激光条纹反映了熔池的下塌或上凸状态;成功提取熔池边缘和激光条纹边缘;通过标定、计算得到熔池正面几何参数,为今后实时检测焊接熔池表面的三维信息奠定了基础。     

板料变形三维数字散斑应变测量分析系统研究

针对板料变形中应变检测的常规方法和传统方法存在的不足,通过数字散斑相关方法、计算机双目视觉理论和材料力学理论分析了试件表面变形前后的散斑图像,来动态跟踪试件表面上几何点的运动并得到三维位移场,在此基础上计算得到试件的三维应变场.基于此原理开发了XJTUDIC三维数字散斑动态应变测量分析系统.应用带孔铝质制件进行了单向拉伸实验.测量结果表明,该系统能较好的反映板料变形过程中的三维应变状态,较好的测量试件表面的三维轮廓,直观再现工件表面的变形场、应变场和成形极限图(FLD),对于需要测量的关键点可以实现重点跟踪,动态测量出该点在任意时刻任意位移的应变.该系统可以应用到不同的力学测量现场.     

基于MATLAB图像处理的直齿圆柱齿轮参数测量

运用MATLAB图像处理技术对直齿圆柱齿轮的参数测量方法进行了研究。通过机器视觉系统获取齿轮图像,并对其进行灰度化、去噪、二值化操作。按8邻域寻找齿轮孔区域并去除,运用Canny算子进行边缘检测;通过计算包含齿轮孔轮廓的最小矩形的尺寸得到齿轮孔直径。以8邻域边界跟踪法获得齿轮的单像素外轮廓。通过神经网络对外轮廓点分类的方法找到齿顶位置点和齿根位置点,运用最小二乘原理的圆拟合法计算齿顶圆和齿根圆直径;通过对齿顶或齿根图像进行膨胀操作后计算8连通区域的方法确定齿数;通过齿顶圆公式计算模数。编写齿轮参数测量软件并对6个直齿圆柱齿轮的参数进行了测量;通过与理论值的比较,验证了该方法的合理性。     

基于行为自适应的台钻主轴轴径视觉测量策略

鉴于视觉测量过程行为的多样性与影响关系的复杂性,提出基于行为自适应的台钻主轴视觉测量新策略。采用周向分工位采集图像与轴向分段提取轮廓结合的组合采样法获取被测信息,并建立了主轴轴径视觉测量系统;设计曝光自适应图像采集、图像批处理、误差反馈闭环测量等功能集成的行为自适应视觉测量流程并开发相应软件。以某型号台钻主轴为对象,开展曝光区间自适应优选实验,多工位、多轴、多采样方案测量实验误差分析与稳定性评定。结果表明：所提出的行为自适应测量策略通过获取测量行为变化对测量误差的影响,形成闭环测量,可有效提高测量的稳定性,不仅满足台钻主轴高精度轴段测量需求,还有利于推动测量智能化发展。     

视觉检测中齿轮外轮廓分段方法研究

在基于机器视觉的齿轮测量过程中,由于齿轮外轮廓各部分的形状、精度以及测量要求均不相同,需要对齿顶、齿廓和齿根分别进行数据处理,因此齿轮外轮廓分段至关重要。针对机器视觉系统测量视野小,单幅图像只能包含齿轮部分轮齿的问题,提出一种齿轮外轮廓分段方法。通过八邻域边缘追踪法提取齿轮外轮廓边缘,对该边缘进行最小二乘法圆拟合确定半径,并进行直线拟合确定齿轮中心逼近方向,经多次拟合后,逐渐逼近齿轮中心。齿轮中心确定后,实现对齿轮齿顶、齿廓和齿根部分的分段。实验结果表明,该方法可以确定齿轮中心,实现对齿轮外轮廓分段,程序简单,可操作性强,有利于提高系统的测量精度。     

基于编码结构光的角焊缝视觉检测

针对目前角焊缝外形检测方法中存在的缺点,提出了一种基于编码结构光的角焊缝外形尺寸检测方法,采用安装在机器人手臂末端的投影结构光视觉传感机构对焊缝进行测量.投影仪在测量位置向焊缝投射一幅伪随机编码彩色条纹图像与一幅用于彩色补偿的空白图像,通过彩色补偿消除焊缝表面彩色纹理信息对结构光解码的干扰,将补偿后的变形条纹图像恢复出焊缝表面三维数据,并通过几何关系计算出角焊缝的焊缝宽度、焊脚长度等尺寸参数.结果表明,基于编码结构光的角焊缝视觉检测方法能够实现角焊缝外形尺寸的非接触式高速测量,并且测量稳定性好,测量可靠度高,在焊缝视觉检测领域将会成为一种十分有效的方法.     

V型坡口几何参数及中心线的视觉检测

提出了一种基于双目立体视觉自动检测V型坡口几何参数及其中心线的新方法.首先搭建了一套坡口视觉成像系统并用其获取了坡口表面轮廓图像信息.其次,采用去噪、阈值分割、形态学等图像预处理方法获得了更加清晰的坡口区域特征图像.最后,采用立体匹配的方法获得了特征区域的三维坐标,建立了坡口几何参数及其中心线的提取方法.     

胶辊微小齿形几何参数在机视觉检测方法研究

针对胶辊微小齿形几何参数无法在机检测的难题,提出一种胶辊在机视觉检测方法,通过合理的测量装置设计,基于机器视觉检测原理搭建在机检测系统。通过直线往复运动机构、摆臂机构及视觉检测机构相互配合的在机视觉检测装置实现胶辊检测。利用该装置获取胶辊图像,通过视觉处理软件依次对胶辊图像进行图像滤波、形态学分析等图像预处理;采用亚像素边缘检测方法进行螺纹轮廓的精准定位,然后利用Harris角点检测算法提取特征点;最后采用最小二乘法分段拟合方法得到胶辊螺纹轮廓,并计算胶辊螺纹齿形的主要参数,判断胶辊的合格性。实验结果证明:所提胶辊齿形几何参数在机视觉检测方法可以实现胶辊齿形的高效高精度检测。     

强光干扰下的焊缝图像激光条纹提取算法研究

针对强光干扰下部分需提前预判焊缝轮廓信息的激光条纹提取算法的不足,提出了一种无需更改参数的更为可靠的算法。利用单目视觉系统采集强光干扰下的焊缝图像,通过中值滤波和掩膜操作完成图像的预处理阶段,在图像处理阶段,根据激光条纹特点,提出采用高斯混合模型(GMM)法分割所获取图像,得到图像中的高亮区域,之后采用面积过滤和形态学闭操作消除背景噪声干扰,并通过骨支架操作验证了激光条纹提取的有效性。图像处理试验表明,在强光干扰下,该算法具有较高的稳定性。     

机械仪表的机器视觉数据自动获取技术

提出了一种新的仪表识别方法,并应用该识别方法实现了基于机器视觉的高精度自动采集方法。该自动采集方法通过工业相机对机械仪表指针和表盘进行图像采集,经过分割、膨胀、细化等预处理后得到表盘构成要素轮廓;根据直线型指针图像的灰度梯度方向一致特性,应用改进Hough变换定位指针轮廓,提高了识别的准确率;通过识别指针轮廓指向及判断指针轮廓在仪表表盘中所在象限,得到指针指向,依靠计算指针角度变化,实现仪表读数的识别,经计算机采集实现数据自动获取。以杠杆千分表测量高精度位移量为例,通过自搭建的试验平台,在人工识别及激光干涉仪测量结果的对比下,对数据采集试验进行了实验研究。实验结果表明,应用该识别方法的机器视觉自动获取技术采集仪表数据,精度可达0.4μm。     

应用于焊接机器人的莫尔投影三维焊缝轮廓实时测量系统

针对焊接机器人对焊缝传感器实时性的要求,提出并设计了莫尔投影三维焊缝轮廓实时测量系统,系统由LD、光栅、CCD、视频A/D、FPGA、DSP、输出接口等组成.介绍了基于数字信号处理器(DSP]和现场可编程阵列(FPGA)的高速实时图像处理电路的原理和硬件组成,给出了三维焊缝轮廓图像测量结果.