环形光切测量法的亚像素技术

针对深孔内膛的检测,对环形光切的测量方法进行了介绍,对其测量原理进行了分析。为了提高断面形廓的检测精度并消除CCD的量化误差、饱和误差、激光的不均匀误差和“散斑”噪声等误差和噪声对检测结果的影响,提出了一种亚像素检测技术,该技术在环形光斑图像中“刻画”出一系列截线,对这些截线灰度分布进行连续重建、基于小波变换的理想估计和理想灰度极值点计算,并利用这些极值点得到环形光斑的理想灰度极值线的亚像素检测结果,从而实现深孔断面形廓的测量。该方法具有检测精度高(可达到0.1像素的位置精度),抗噪能力强,没有数据的缺失和冗余现象,能够检测复杂的断面形廓等特点,对于具有一定复杂程度的深孔内膛形貌检测具有重要的意义。     

分体式激光扩束系统平行度测量装置的设计

为精确测量强激光发射系统中高功率激光经分体式扩束系统后光束的传输方向,设计了一种新型分体式扩束系统输出光平行度测量装置.根据高功率激光分体式扩束系统及红外激光的特点,该装置采用高分辨率红外CCD作为监测成像设备.采用轻质高刚度的优质铝合金对装置的机械结构进行了设计,切换部件搭载在高精度线性位移平台上.基于高分辨率CCD和精密线性位移平台,该装置可较好地完成动态和静态测量.测试结果表明,该平行度测量装置工作稳定、可靠,测量精度优于2.0″;装置设计合理,实用,可为扩束系统的装调及应用提供可靠依据.     

大型轴系轴心的激光旋转测量方法

研究了大型轴系轴心的激光旋转测量方法,利用CCD相机采集激光光斑图像,通过数值拟合算法计算激光光斑所形成圆周的圆心位置,用以测量轴系轴心的空间位置。该方法消除了激光器装配定位误差导致的指向偏差和激光器不稳定导致的光束漂移。建立了激光旋转测量法测量精度的数学模型,进行数值模拟,计算结果表明:测量精度与激光旋转半径无关,与光斑采样点数成正比,接收屏与轴系轴心的垂直度偏差对测量精度影响不大。利用改进的最小二乘法进行数值拟合,进一步提高了激光旋转测量法的测量精度。     

空间相机相关法实时检焦技术研究

自动检调焦技术是保证空间相机拍摄出高质量图像的重要技术手段，本文介绍了一种自准直法实时检焦系统。该系统用两块小口径五棱镜代替其他空间相机常用的大平面反射镜，用半导体激光器做光源，用CCD作为光电转换器件，通过测量两光斑在CCD上的移动量，从而计算出离焦量。本文采用相关法处理数据，并通过合理选取阈值和数据拟和技术，实现了亚像素测量精度。该系统具有结构紧凑，稳定性好等特点，实验结果表明检焦分辨率≤10μm。     

微光斑尺寸及能量分布测量

叙述了微光斑尺寸及能量分布测量的两种方法，如刀口扫描法和CCD成像测量和分析微光斑的尺寸和能量分布，并对光盘与激光成像机光学物镜的聚焦光斑进行实测。比较了两种测量方法的优缺点。讨论了影响测量精度的主要因素。     

不同切割方式对零件断面成像精度的影响研究

反求工程中能否获取清晰的断面图像是决定反求精度的重要因素。用CCD相机对线切割、车削、铣削和磨削四种加工方式获得的零件断面的进行拍摄试验,通过对不同光源强度下的成像质量进行试验研究,确定了本试验中的最佳光照强度为电压输入1V时的弱光照。拍摄断面后,利用matlab软件提取图像中的零件轮廓,并在imageware软件中进行轮廓拟合并测出轮廓尺寸,发现不同切削方式产生的断面对于成像质量及得出的轮廓尺寸精度影响很大。试验发现,线切割加工的零件断面拍照后求出的尺寸更精确。     

基于单目视觉的激光光束方向标定研究（英文）

在由激光位移传感器组成的测量系统中,激光光束的方向是一个关键参数。方位角和俯仰角对于一条激光光束是最为重要的两个参数。本文中提出一种基于单目视觉的激光光束方向测量方法。首先,将CCD相机放置于基础平面上方,保持相机光轴与基础平面接近于垂直状态,并利用误差为10μm的圆孔型标定板建立单目定位模型。然后将激光光束发生装置放置在基础平面上并保持位置固定,同时在基础平面上放置特制靶块,使激光光束可以投射到靶块斜面上并形成一个激光光斑。在基础平面上方放置的CCD相机可以清晰的采集到激光光斑、靶块斜面的图像,应用相关算法提取出光斑质心的二维图像坐标。沿激光光束方向以相等间距移动靶块,通过CCD相机采集每移动一次靶块在当前位置下的光斑、靶块图像。利用相关的转换公式,结合靶块本身固有参数,将光斑质心图像二维坐标转换为基础平面下的空间三维坐标。由于靶块的移动,会得到靶块不同位置下激光光斑质心的三维坐标,将这些三维坐标拟合成空间直线表征待测激光光束。拟合直线得俯仰角即为待测激光光束的俯仰角。实验中,应用高精度仪器对靶块参数进行测定,并使用高精度标定板标定相机内外参数建立相应的定位模型。测量精度主要通过单目视觉定位精度、光斑重心提取精度来保证。结果显示,待测光束的俯角最大误差达到0.02°,光束间夹角的最大误差为0.04°。     

基于单目视觉的激光光束方向标定研究

在由激光位移传感器组成的测量系统中,激光光束的方向是一个关键参数.方位角和俯仰角对于一条激光光束是最为重要的两个参数.本文中提出一种基于单目视觉的激光光束方向测量方法.首先,将CCD相机放置于基础平面上方,保持相机光轴与基础平面接近于垂直状态,并利用误差为10μm的圆孔型标定板建立单目定位模型.然后将激光光束发生装置放置在基础平面上并保持位置固定,同时在基础平面上放置特制靶块,使激光光束可以投射到靶块斜面上并形成一个激光光斑.在基础平面上方放置的CCD相机可以清晰的采集到激光光斑、靶块斜面的图像,应用相关算法提取出光斑质心的二维图像坐标.沿激光光束方向以相等间距移动靶块,通过CCD相机采集每移动一次靶块在当前位置下的光斑、靶块图像.利用相关的转换公式,结合靶块本身固有参数,将光斑质心图像二维坐标转换为基础平面下的空间三维坐标.由于靶块的移动,会得到靶块不同位置下激光光斑质心的三维坐标,将这些三维坐标拟合成空间直线表征待测激光光束.拟合直线得俯仰角即为待测激光光束的俯仰角.实验中,应用高精度仪器对靶块参数进行测定,并使用高精度标定板标定相机内外参数建立相应的定位模型.测量精度主要通过单目视觉定位精度、光斑重心提取精度来保证.结果显示,待测光束的俯角最大误差达到0.02°,光束间夹角的最大误差为0.04°.     

极坐标激光直写系统光轴和转轴对准的光栅反射对准法

提出一种光栅反射对准法:在极坐标激光直写系统中利用光栅反射聚焦光斑来校准光轴和工件台的转动轴;被光栅反射的聚焦光斑成像在CCD上。当聚焦透镜的光轴和工件台的转动轴存在对准误差时,如果转动光栅,激光光斑将在光栅上扫描出一个圆形轨迹。通过观测这个轨迹,能估算出光轴和转轴的对准误差并相应地做出调整减小对准误差。采用光栅反射法,现将光轴和转轴的对准误差减少到小于0.5μm。     

基于环形结构光的药室容积测量技术

药室容积是影响内外弹道性能的重要参数之一.传统的测量方法具有效率较低、精度不高等缺点.针对该容积测量问题,设计了一种新的测量系统,该系统主要由一个环形激光投射器和CCD相机组成.投射器用于激发同药室内表面相交的圆锥形光曲面,而相机用于获取该光曲面同药室内表面相交形成的截面轮廓图像.当沿着药室轴线方向连续地、以足够高的采样密度获取多个类似的轮廓之后,可以得到药室完整的三维离散数据.由于同弹体的摩擦及火药的燃烧,药室的终点不断变化,针对该问题,提出了一种新的虚拟量规的方法,通过计算理想模型同实测数据的相似性确定药室的终点.通过对实际火炮的实验验证了该方法的可行性和精度.     

基于机器视觉复杂形状工件的非接触测量方法

介绍一种利用机器视觉技术完成复杂形状工件断面尺寸检测的非接触测量方法,该方法利用数字图像处理算法对高分辨率CCD器件采集的工件断面图像进行处理,可实现多品种工件的多参数自动测量。通过系统结构和工作过程分析了影响测量精度的因素。     

利用数字图像处理技术测量直齿圆柱齿轮几何尺寸

研究了采用数字图像处理技术实现对直齿圆柱齿轮几何尺寸的非接触式测量.首先对CCD摄像机拍摄的图像进行畸变校正与滤波去噪,然后对图像进行阈值分割,采用基于数学形态法的四邻域腐蚀来获得单像素宽的图像边缘.针对齿轮的边缘轮廓形状特征,运用重心法、最小二乘拟合、Bresenham画圆法和Hough变换等原理,建立了测量齿轮齿数、模数、中心孔半径、齿顶圆半径、齿根圆半径和变位系数等齿轮几何尺寸参数的测量算法.使用1280×1024的CCD摄像机及黑白采集卡对分度圆直径为50mm的直齿圆柱齿轮进行测量实验,与人工测量值对比,绝对误差小于一个像素,在各测量参数中,最大尺寸的齿顶圆半径绝对误差值为13μm.研究结果表明:因为CCD摄像设备的分辨率越高、被测物体的尺寸越小,则测量精度越高,且为线性关系,所以,使用高分辨率CCD摄像设备并配备光学放大系统,可实现对高精度和微小直齿圆柱齿轮几何尺寸参数的测量.如使用1280×1024像素以上的CCD摄像设备测量分度圆直径5mm以下的直齿圆柱齿轮时,测量精度可在2μm以下.     

无级变速谐波传动原理与传动比计算

通过使谐波摩擦传动中的刚轮或柔轮具有锥形孔或锥形外表面,改变柔轮与刚轮沿轴线方向的相对位移,使柔轮与刚轮的周长差2π（R-r）获得连续变化,可以实现径向内波谐波传动、径向外波谐波传动、端面谐波传动、密闭谐波传动以及多级谐波传动等的无级变速。根据此方法设计了一种无级变速谐波传动装置。计算表明,无级变速谐波传动能实现很大的变速比,要求实现的最大传动比越大,对刚轮、柔轮尺寸加工精度的要求越高。     

On Line Model Accuracy Inspection of Model Maker Rapid Prototyping Using Vision Technology

The principle of rapid prototyping (RP, or layer manufacturing) is to fabricate a 3D object layer by layer. Vision technology has been employed and has demonstrated its ability to measure the single-layer profile dimensions of the Model Maker (MM) RP system model. The on-line profile dimensional inspection and accuracy analysis of multiple layers is presented in this paper. The image-processing algorithms, developed to measure the layer profile dimensions, were adapted to process the captured profiled image of multiple layers, layer by layer. Hence, the layer profile dimensions of multiple layers were inspected on-line and layer by layer. The problems of vision inspection associated with colour mixing of multiple layers are addressed. A colour CCD camera was employed to resolve the colour mixture problem, but it is too expensive and too much memory is required. A new image difference algorithm was proposed to solve the problem of colour reflected from adjacent layers. The results demonstrate the promise of on-line profile dimensions inspection and accuracy analysis using vision technology.     

激光速在视觉检测中的标定方法研究

计算机视觉检测技术在测绘、工业、军事、导航等领域已得到广泛的应用。而标定是视觉检测的关键技术之一。本文介绍一种用激光束对系统进行标定的新方法，即将激光器发出的平行光束投射到被测物表面上的光斑作为标定物，通过采集光斑图像并对图像进行预处理，包括噪声处理、图像分割技术等得到光斑图像，最后计算出图像象素与实际尺寸的对应关系。该方法能够在不便于或者不能使用常规标准件法的环境下进行快速标定。试验结果验证了该方法在一定精度下的稳定性和可用性。     

一种基于相移技术的物体表面三维轮廓测量方法

提出一种将阴影莫尔条纹法与相位测量技术相结合的物体表面三维轮廓测量方法 ,该方法利用电磁铁和精密机械部件对光栅进行定位控制以实现精确相移 ,并采用三步相移技术对CCD摄像机采集的物体表面形貌莫尔条纹进行相位解调 ,可有效实现物体表面三维轮廓的高速、高精度自动测量。     

激光三角法内孔测量传感器的光学成像分析

为了实现对孔类零件特别是深孔零件的孔深测量,设计了一套激光内孔测量传感器.该传感器基于激光三角测量的方法,利用梯形棱镜的全反射特性将光路限制在狭窄的空间内,从而实现对深孔或盲孔的测量.针对该传感器的光学成像规律做出了深入的分析,并结合目前存在的问题提出了几种改进方案.实验结果表明:梯形棱镜能够较好地解决测量内孔时物理空...     

一种汽车制动缸补偿孔形位尺寸检测方法的研究

为实现汽车制动主缸补偿孔的形位尺寸检测,提出一种光机复合高精度非接触光电成像检测方法.该方法采用高精度的传动机构带动内窥光学系统在有限的主缸内孔中运动,利用高分辨率CCD摄像系统获取补偿孔图像,通过图像处理完成制动主缸补偿孔形位尺寸测量.它实现了小尺寸盲孔的非接触测量,精度高于10μm.     

利用激光技术测量直升机旋翼共锥度的系统

旋翼共锥度测量是直升机生产、维护中的重要的检查项目,目前对旋翼共锥度的测量有CCD技术方法和激光技术方法,激光技术测量方法简单、快速且精度高.本文讨论了利用激光技术对直升机旋翼共锥度进行非接触测量的原理与方法,介绍了一种应用系统,该系统由激光器、硅光探测器、信号放大处理器、定时器、计算机和数据输出接口组成,具体给出了测量系统的组成结构和计算方法,并进行了精度分析,分析结果表明测量精度可保证在1 mm内.