基于点激光的CRTSⅢ型无砟轨道板轮廓尺寸快速检测方法

CRTSⅢ型无砟轨道板是现代高速铁路运行的基石。但由于轨道板的尺寸较大，且其承轨台的轮廓复杂，对表面精度的要求较高，传统的抽样检测方法无法实现每块轨道板的生产溯源。为此，提出了一种基于点激光测量技术的立式CRTSⅢ型无砟轨道板轮廓尺寸的快速检测方法。首先，采用点激光传感器配合磁栅尺同步采集轨道板及其承轨台轮廓的关键数据。然后，设计了基于差值处理的点激光数据预处理方法，并采用最小二乘法拟合计算关键轮廓尺寸，以实现在轨道板生产线要求的生产节拍内完成轮廓尺寸的自动检测。分别采用所提出的检测方法和三坐标检测法对同一轨道板的9个承轨台进行检测并对比两者的精度，结果显示2种检测方法的测量结果相差较小；利用所提出的检测方法对承轨台的小钳口距进行5次重复测量，结果显示最大极差为0.010 mm。研究结果验证了基于点激光的检测方法具有较高的精度和良好的一致性，能够大幅提高轨道板的检测速度，具有很高的应用价值。     

连续运动螺纹尺寸自适应机器视觉检测

针对螺纹零件尺寸检测效率低、工作强度大、检测精度不高的问题,提出了一种连续运动螺纹尺寸自适应机器视觉的检测方法。首先设计了一套在线图像采集装置用于采集运动螺纹零件的图像;其次使用NCC(normalized cross correlation)归一化匹配算法,完成对螺纹零件的识别及追踪,在此基础上设计了自适应的ROI(region of interest)裁剪区域;然后通过Canny算法提取边缘轮廓,利用最小二乘法直线拟合技术对螺纹轮廓进行直线拟合,生成螺纹中径线,完成对螺纹中径的测量;最后在使用Harris角点检测算法提取多螺纹轮廓波峰与波谷的基础上,提出了利用螺纹中径线与各角点之间的距离来完成对角点的细化。实验表明,所提方法在螺纹尺寸检测方面具有可行性和有效性。     

基于机器视觉的火花塞间隙检测技术

针对火花塞间隙人工检测不足,提出一种基于机器视觉技术的自动检测方法。采用背光源、远心镜头和CCD面阵相机搭建图像采集系统,摄像机校准和火花塞模板创建后,采用形状匹配算法找出火花塞图像,基于亚像素边缘轮廓测量出火花塞间隙尺寸。实验结果表明:视觉检测结果与人工测量结果一致,可用于火花塞间隙尺寸的自动判别和定量检测。     

利用图像拼接实现微结构的大视场测量

为实现基于图像的飞秒激光烧蚀硅晶片光斑阵列的完整测量,对采集的多幅光斑阵列图像拼接,得到完整的飞秒激光烧蚀光斑阵列图像。首先,对飞秒激光烧蚀光斑图像进行增强处理,对光斑进行方形拟合提取中心点,获取每两个中心点间的像素值,运用线纹对微视觉测量系统标定,获得像素尺寸与几何尺寸之间的比例系数,根据比例系数对像素尺寸与几何尺寸进行换算,得到对光斑阵列的视觉测量值;最后,用拼接后的光斑阵列进行图像测量,得到测量尺寸与实际尺寸间的误差平均值为3.00%。经实验验证,利用图像拼接对微视觉系统大视场微结构进行图像测量是可行的。     

异形热态锻件几何尺寸测量方法的研究

提出一种异形热态锻件几何尺寸测量方法。基于线激光器、CCD和伺服系统构建线激光扫描测量系统,通过提取图像上被锻件表面轮廓调制的激光条纹二维信息,经过坐标变换及点云三维重构得到锻件三维尺寸信息。针对被测异形锻件形貌特征,建立基于摄像机运动的扫描测量模型,并提出一种基于棋盘参考平面的摄像机光心轨迹求解方法。根据平面上特征点在CCD图像不同帧中的坐标拟合摄像机的运动轨迹,结合扫描测量模型实现对异形锻件完整轮廓尺寸的测量。通过实验对封头进行扫描测量,得到球冠部分截面测量直径误差小于4 mm,满足热态锻件测量要求,验证了该方法的可行性。     

基于机器视觉的零件特征尺寸提取算法

目的复杂型面零件功能特征多样,结构尺寸呈现空间分布,传统的手工检测方法无法满足检测工作要求,为提升检测效率,提出一种基于机器视觉的非接触式测量方法。方法使用CCD相机采集图像信息,对图像进行分析处理,获得圆的亚像素边缘轮廓,再通过最小二乘法进行圆拟合求得圆的参数方程,最后利用几何距离公式求得像素距离。通过系统标定求出像素当量,由像素当量最终求得圆与圆之间的实际距离。结果最小二乘拟合圆亚像素边缘检测算法稳定,抗噪性能较好,算法的分辨率为0.001个像素。结论该方法可正确、方便、有效地对零件进行尺寸测量。     

基于数字图像分析的颗粒生长监测技术

为了实现滚筒造粒过程中对球形颗粒生长的精确控制,提出基于数字图像分析技术的球形颗粒尺寸在线检测方法,使用工业数码相机搭建颗粒图像采集实验平台,开发图像分析软件。结果表明,该方法对单幅图像的分析时间为0.9 s;系统对粒度检测的可重复精度约为±1%,与千分尺测量的粒度相比,误差约为±3%;该方法可用于构造造粒机的视觉反馈控制系统,以实现颗粒生长过程的闭环控制。     

大范围视觉转站测量技术研究

针对大尺寸测量的应用需求,结合双目视觉测量系统和调频激光雷达的在几何参数测量中的优势,提出一种大范围视觉转站的测量方法,通过调频激光雷达建立基准测量坐标系,双目视觉测量系统在基准测量坐标系下进行转站测量,该方法既发挥了双目测量系统快速海量点云采集轮廓几何参数的测量优点,又实现了大范围高精度几何参数的测量,通过现场试验,在12m范围内可以实现0.3mm的测量不确定度。该方法结合了不同测量原理设备的测量优势,能够满足大尺寸几何参数的测量需求,在工程上具有很强的应用价值。     

结合三角几何约束的局部自相关性图像拼接算法研究

针对工业零视觉精密检测中高分辨率镜头固有的小视场问题,本文提出一种利用特征点之间的三角几何约束关系对特征点的局部领域进行自相关分析的算法,该方法根据重叠图像间的相关性,采用改进的图像配准方式实现了小视场高分辨率小模数齿轮图像的快速准确拼接。实验结果表明,拼接图像与原图像的结构相似度超过0.98;与现有通过区域配准及特征点配准的图像拼接算法相比,在拼接性能和运算复杂度之间取得了较好的平衡,适合在快速、精密的工业零部件视觉检测中的应用。     

轮对外形轮廓检测中摄像机系统的标定算法

基于光截图像测量技术的轮对外形尺寸动态检测系统中,CCD摄像机拍摄的车轮外形图像畸变严重.本文分析了造成图像畸变和失真的原因,设计了二次、三次、四次标定模型,利用标定棋格图定性比较了各种标定模型的标定效果,确定了适合本测量系统的标定算法.针对该标定算法,定量分析了视场中心区域和视场边缘区域的校正效果,并对实际测量中获得的高速动车组车轮外形轮廓光截图像进行了校正,定性展示了校正前后的效果.现场试验表明,本文提出的标定算法取得了很好的效果,标定精度达到0.1 mm,满足轮对动态检测需要.     

基于结构光和机器视觉的尺寸测量及其误差分析

为了解决流水线上产品的尺寸自动测量难的问题,基于目前机器视觉在尺寸测量方面的应用,介绍了用机器视觉来检测线圈绕线质量的方案。采用简化了的针孔模型对相机进行标定,并针对CCD成像元的不均匀性,提出改进方案并对测量结果进行误差修正,通过实验完善并验证了该方案的可行性,为机器视觉测量尺寸提供理论基础。     

应用于机器视觉的物料袋图像处理技术

建立了机器视觉的几何测量模型,采用机器视觉系统采集物料袋图像,应用对比度增加、图像二值化、一阶微分边缘检测、膨胀腐蚀、图像细化,去除噪声等图像处理技术得到了目标物体的边缘图像,用Harris角点检测算法得到了边缘图像角点,证明了提出的图像处理方法具有很强的鲁棒性。     

基于计算机视觉测量技术的图像轮廓提取方法研究

图像分割与轮廓提取是计算机视觉测量技术的关键环节。针对传统边缘检测方法中存在的问题，结合计算机视觉测量技术的特点，提出了一种实用的轮廓提取方法。该方法采用灰度阈值法进行图像分割，并用数学形态学方法对二值图像进行缺陷修补，通过链码跟踪存储轮廓信息，实现了具有单像素边缘的图像轮廓提取。文中给出了关键技术的原理及实现方法。实验表明，与经典的边缘检测方法相比，此方法具有抗干扰性强、精度高等特点，能满足工程测量的实际需要。     

基于Halcon的弹芯尺寸精密检测算法研究

针对弹芯尺寸传统人工方式检测难、精度低等问题,提出了一种基于机器视觉的亚像素级尺寸检测算法.该算法以性能优越的机器视觉软件Halcon为开发平台,利用亚像素级阈值分割提取出边缘轮廓,然后选定各检测参数的感兴趣区域(Region of Interest,ROI)并进行特征提取,最后利用最小二乘法及Tukey权重函数对轮廓进行亚像素边缘拟合,根据返回的拟合轮廓的相关参数即可计算出弹芯尺寸.实验结果表明:该算法将尺寸误差控制在0.01mm以内,能够达到亚像素级的检测精度,并实现在线检测.     

轮轨接触状态可视化检测装置研究及试验

为了研究列车高速运行过程中的轮轨接触状态,利用图像测量原理研制了便携式的轮轨接触状态可视化检测装置.通过钢轨内外两侧安装的高速摄像机,同步采集列车高速通过特定测量区域时的轮轨接触图像,再利用图像处理算法获得每个采样位置的轮轨外形轮廓,识别出轮轨异常接触状态,计算测量区域的轮轨接触轨迹.本文介绍了系统测量原理,重点设计了高速摄像机系统的参数,并给出了静态、动态和高速正线试验条件下装置安装可行性和检测性能的验证结果.     

基于机器视觉的自动扶梯梯级测速方法

针对自动扶梯运行速度的检测,提出一种基于机器视觉的自动扶梯梯级测速方法。首先,对机器视觉系统采集得到的梯级运行图像进行一系列的预处理,通过设置阈值实现目标颜色的识别;然后,采用直线扫描法对颜色提取后的不连通区域进行填充,对得到的二值图像进行边缘检测与轮廓识别,返回轮廓面积最大的图像;最后,提取每张图像中黄色区域右边界直线起始端点的横坐标,通过差分法计算得到梯级的速度。结果表明,该方法实现了非接触测量并且能够得到较为准确的检测结果。     

基于视觉测量的碟式聚光器面形检测

为保证太阳能热发电系统的发电效率,聚光器镜面必须符合设计精度要求,该文采用单目视觉测量的方法对碟式聚光器镜面进行实际测量。搭建相应的实验测量系统,通过CCD相机采集多幅多位置的镜面和靶标图像,利用Matlab软件进行相机标定、立体匹配以及一系列图像处理,获得镜面各标志点的三维空间坐标值。运用最小二乘法对三维散点数据进行拟合得到800 mm×800 mm碟式聚光器镜面模型。通过聚光器镜面相邻点坐标的差值估计得镜到面整体斜率误差为0.005 56 rad,最大斜率误差位于镜面边缘为0.027 26 rad。结果表明基于视觉测量的碟式聚光器面形检测系统能快速有效地检测镜面面形。     

燃机叶片型面三维光学扫描检测方法研究

针对工业生产中提高燃气轮机叶片型面检测效率、实现叶片整体尺寸检测的实际需求,提出基于激光和光栅两种三维光学扫描的叶片型面检测方法。采集燃气轮机叶片三维点云数据,用统一采样和设定点云间最大偏差值的方法进行点云精简。根据6点定位原理和最小二乘法将精简点云与设计模型进行配准,提取叶片型面轮廓度和检测截面特征参数进行分析,并与三坐标检测结果对比。结果表明:两者检测叶片型面轮廓度在相同偏差范围内点云所占比例偏差都在1%以内,叶片型面特征参数尺寸相差都在0.02 mm以内。经试验证明,三维光学扫描方法检测速度快、适应性强、可靠性高,可为高效准确地进行叶片型面检测提供有效的技术手段。     

三目显微视觉系统自动对焦调整

在高功率激光物理实验的微小靶位姿检测中,由于摄像机景深小,靶在进入相机视场当中时所成图像易为离焦模糊图像,使图像中靶的图像特征不明显,降低靶的位姿检测精度。针对这一问题,本文提出了一种应用于三目显微视觉系统的微小靶自动对焦方法,根据三目显微视觉系统的结构特点设计了自动对焦方案,并针对不同相机中图像的不同特点分别提出了对应的清晰度评价方法。最终实验结果表明,本文所设计清晰度评价方法具有较好的单峰性和灵敏度;三目显微视觉系统在竖直方向的有效调焦可移动范围为5mm,水平方向的有效调焦可移动范围为3.2mm。     

一种基于傅立叶描述符的颗粒图像分析方法

颗粒图像分析广泛应用于大气颗粒、细胞细菌采样分析等产品的研究开发.使用图像颗粒分析的一般步骤是首先通过专用的图像采集设备获取需要分析的原始图像,然后使用计算机图像处理和模式识别的分析技术进行分析处理,从而确定颗粒几何特征.本文从应用的角度出发,提出了一种基于傅立叶描述符的颗粒自动识别方法.首先,将采集的原始图像进行除去噪声、光照校正等预处理以改善图像的质量然后,使用边缘检测Canny算子进行边界提取,再通过轮廓跟踪方法获得物体的轮廓边界;最后,将从图像中分割出来的颗粒图像轮廓,运用傅立叶描述符对颗粒图像进行识别.实验结果表明使用傅立叶描述符方法对颗粒图像进行分析识别具有良好的效果,证明了本文方法的有效性和鲁棒性.