关节臂激光扫描系统光条中心提取方法研究

在基于关节臂的线激光扫描系统中,光条中心的提取精度和所用时间直接影响到整个系统的测量精度和实时响应能力。本文在国内外现有算法基础上整合改进,利用迭代阈值法、改进 Sobel 算子和光条修补算法完成光条粗提取,取中心点附近10 pixels利用灰度重心法计算光条中心精确位置。实验证明,该算法在350 mm×350 mm测量范围内,系统测量误差优于40μm,一次提取时间28 ms,确保系统35 f/s扫描频率,满足实时在线测量要求。     

利用计算机改良提取结构光光条中心线的方法

介绍激光三角法常用的结构光光条中心提取方法,分析各种方法的测量原理,介绍这几种方法的缺陷进行说明,提出改进方法——最小二乘曲线拟合,从而提高整个激光三角法的精度。     

结构光三维测量系统精度分析及验证

文中建立了结构光测量系统数学模型,并分析了结构光测量精度的影响因素。同时在结构光光条图像处理中改进了原有方法,使用了一种新的快速光条中心提取算法。文章通过设计标准板进行了精度检测实验,分析了系统对标准宽度和深度的测量精度。实验结果表明,该测量方法对深度的检测精度优于0.2 mm,对宽度的检测精度优于0.3 mm,可以满足亚毫米级微小变形检测的精度要求,是一种有效的微小变形检测和三维测量方法。     

用于内表面测量的圆结构光视觉图像处理方法

简要介绍了用于内表面测量的圆结构光视觉系统,分析了内表面圆结构光视觉图像特征,并给出了干扰光条的产生原因。在此基础上,提出了干扰光条的剔除方法与有用光条图像中心的子像素级提取方法。介绍了基于阶跃边缘轮廓模型的边缘提取方法,该方法采用非线性优化方法进行模型参数估计,具有速度快、鲁棒性强、精度高的特点。     

基于激光光切法的MEMS器件高度在线检测方法(英文)

为了解决MEMS器件在加工过程中在线高度检测的困难,提出了一种基于激光光切法的MEMS器件高度在线检测方法.首先建立了用以验证激光光切法有效性的高度在线检测系统;然后提出了一种基于阈值分割、数学形态学、逐行扫描法和加权最小二乘法的快速激光中心线提取算法.实验表明,建立的高度在线检测系统的最大平均误差及误差的均方差分别为-6.38μm和1.87μm,且检测一次高度的时间为1.03 s.因此,激光光切法可以用于MEMS器件高度的在线检测.     

圆结构光光条中心亚像素级提取方法

从图像中准确提取光条中心对于主动视觉系统十分重要。分析微小物体内表面视觉检测系统中圆形结构光光条图像特征,将干扰光条分为漫反射和镜面反射两类。利用Hessian矩阵确定图像中光条法线方向,在光条法线方向上求解光条中心亚像素位置,用8方向搜索法剔除干扰光条。实验证明,光条提取和剔除干扰光条方法是有效的。     

面结构光的货车侧面防护装置安装尺寸的测量

提出一种基于面结构光的货车侧面防护装置尺寸测量方法.即采用激光三角法原理,利用投影装置产生条纹状结构光,投射到货车侧面,结构光信息被视觉装置采集后由计算机处理,计算机通过结构光的条纹信息,实现货车侧面防护装置及车轮的空间三维信息反演,从而实现货车侧面防护装置尺寸测量.该方法避免了在普通机器视觉方法货车侧面防护装置检测中,由于车轮和防护装置与视觉装置的距离不同带来的测量误差.在系统设计的基础上,搭建了实验平台,进行了实验研究.由实验结果可知,采用本方法的货车侧面防护装置尺寸测量误差小于3mm,而原有视觉方法测量精度为10mm,可见本方法的测量精度远高于原有方法.     

飞机蒙皮铆钉孔的位置与法矢检测技术研究

在飞机蒙皮的自动铆接装配中,为将铆钉准确插入到相应的铆钉孔中,该文开展铆钉孔的位置与法矢检测技术研究。将单目视觉与十字线结构光投影相结合,研制一套十字线结构光视觉检测系统,并提出一种基于投影光条的位置与变化规律而获取铆钉孔空间方位的方法。由十字线激光器将十字线结构光投射于被测蒙皮表面并在其上形成投影光条,再通过摄像机采集其视野范围内的、同时包含有投影光条和铆钉孔的二维图像,而后经由系统标定和光条中心线提取来计算和表征出蒙皮曲面的成形轮廓和结构特征,并通过等效与叠加运算等获取到铆钉孔的孔心三维坐标与孔心法线方向。实验结果表明,该系统对于铆钉孔的坐标单次测量极限误差在±0.06 mm内,法矢方向的单次测量极限误差在±0.4°内,具有良好的重复性精度,可以满足蒙皮自动铆接过程中的插钉要求,从而为实现视觉伺服插钉功能提供检测技术支撑。     

基于灰度重心法的多光带中心提取方法

在利用光切法测量三维物体轮廓的系统中,当在特定角度拍摄时,图像会出现在同一行出现两条或多条光带的现象,针对此种情况单一的灰度重心法难以满足对光带中心提取的需要。本文提出了一种利用爬山法和灰度重心法相互结合的新方法来解决多光带中心提取的问题。爬山法可判断一行有多少条光线,灰度重心法可提取每一条光带重心,两者相互结合即可实现多光带中心提取。通过实验结果可看出此方法计算速度快,精度高,具有良好的适用性,便于编程实现。     

基于视觉的轴跳动检测仪

采用结构光三角法测量的构想,设计出一种基于视觉的径向跳动和轴向窜动自动化检测仪,分析了系统的工作原理及结构,并指出提高检测精度的途径,给出了摄像机与激光的标定方法,实现了跳动和窜动量的快速、准确、非接触和自动化检测.     

利用光强信息的结构光图像轮廓提取修正方法

在用激光三角法对同质物体进行三维探测中,可能因为条纹缺陷等原因出现轮廓提取误差。这种误差用诸如中心线或者权重法等一般轮廓提取方法无法得到正确的结果,因此提出一种利用光强信息进行修正的新方法。通过自行搭建的试验装置获得原始光强图像,由中心线法提取带有误差的轮廓,再使用光强分布对其进行修正。根据物体表面光强与表面法线方向的关系,用逐次逼近的方法验证物体表面的法线方向。通过理论推导计算以及和之前获得的轮廓进行比较,得到修正值。在测量标准高度为 40.1mm 的物体表面时对出现的条纹缺失进行修正,与传统方法相比,测量结果从 38.4mm 改善到 39.4mm,误差从 4.23%减小到 1.75%。     

基于Hausdorff距离的工件焊缝接头类型识别

提出了一种以Hausdorff距离为度量准则的工件焊缝接头类型识别方法.通过激光结构光视觉方法,CCD摄像机采集被焊工件焊缝接头的激光图像,并提取出激光条纹中心线.根据焊缝接头图像特点,提出6种焊缝接头条纹形状基准模型.以Hausdorff距离度量激光条纹图形与基准模型库之间的匹配程度,当条纹形状与基准模型的距离具有最小容差时,认为与相对应的焊缝接头类型相匹配.为实现算法加速,采用Hough变换和Hotelling变换来标准化图形,并利用图像特征对搜索空间进行了降维.实验结果验证了该识别方法的有效性.     

Evaluation of the light line displacement location for object shape detection

Abstract

The ability for detecting the location of the displacement of a projected light line with subpixel resolution is examined. This evaluation is carried out for measuring a three-dimensional object shape. The technique for measuring the object shape is based on the light line projection. To determine the height data, displacement of the light line is measured on a reference point and on the object surface. This line displacement is measured by approximating the line intensity to a continuous function by the least-squares method, the Gaussian approximation and the Bezier curves method. The light line position is defined by calculating a maximum from this continuous function. To evaluate these three methods it is necessary to know the best accuracy of the experimental results. To achieve this, the results extracted by these methods are compared with a contact method. This contact method is made with a coordinate-measuring machine. The rms error is calculated using data from these three methods and the data from the contact method to carry out this evaluation. Height data are obtained with great accuracy from the method, which has a better rms value. The time necessary for processing a light line using each of these three methods is also presented. In addition to this information, a correlation coefficient is presented giving the deviation of each function generated by these methods. This line projection technique has a great potential because a very simple experimental set-up is used which is inexpensive. This evaluation is tested with complicated objects and its experimental results are presented.     

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。     

基于单缝衍射原理的圆度误差测量方法

提出了一种全新的圆度误差光学自动测量方法.新方法基于单缝衍射原理,利用工件的圆度误差来改变衍射单缝的宽度,进而改变衍射条纹的间距.在测量单缝衍射中央明纹的宽度时,提出了用最小二乘法对测量到的衍射图像的光强分布进行二次曲线拟合,并由拟合得到的数学表达式,确定衍射暗条纹的精确位置.由导出的工件圆度误差与单缝衍射中央明纹宽度之间的关系,用最小二乘法对工件的圆度误差进行了评定.测量结果表明,新的圆度误差测量方法是可行的,圆度误差的相对不确定度小于1.4%,并且测量系统具有操作方便、精度高的优点,新方法也可应用于锥角、直线度误差等其它几何量的精密测量中.     

一种V型坡口焊缝图像处理方法及特征提取算法研究

为了提高V型坡口焊缝特征提取算法的效率和准确性,对V型坡口光条图像预处理,在图像感兴趣区域(Region of Interest,ROI)开窗基础上构建差异化卷积模板,经图像差分后实现光条纹增强及噪声颗粒化.通过形态学开运算和小连通域去除提取出二值化光条,并采用几何中心法完成光条骨架细化.通过对光条形态学特征分析,初步...     

基于改进Hu矩和矩形拟合的芯片识别定位算法

目的为了实现高质量、高精度的全自动SIM贴片机的视觉识别定位,采用基于改进Hu矩和矩形拟合的芯片识别定位算法对芯片进行识别定位。方法首先对图像进行预处理,在Ostu分割的基础上提取图像的形状轮廓。然后利用相对矩和离心率特征相结合的改进Hu矩进行芯片的识别检测。最后在识别的基础上提取外轮廓,通过对外轮廓的矩形拟合实现对芯片定位的目的。结果识别芯片时采用改进Hu距的方法,正确率至少达到98%,显著提高了芯片的识别能力。芯片进行定位时,矩形拟合定位精度在0.5像素之内,位置精度高。结论该方法可基本满足芯片贴装时SIM贴片机视觉系统对高质量和高精度的要求。     

一种基于差影法及SVM的在线纸病检测分类方法

目的 解决目前纸病分类算法存在的实时性差、难以适应生产线在线检测要求等问题。方法 提出一种基于差影法和支持向量机的在线纸病检测分类方法。首先使用差影法来判断纸张是否含有纸病;对含有纸病的纸张进行打标机打标,同时存储图像,提取纸病区域外接矩形的特征向量;最后使用支持向量机对纸病进行分类。结果 将该方法与已有的BP神经网络以及朴素贝叶斯方法进行对比可知,分类正确率高于目前已有的分类方法,对于4种纸病的分类正确率均在90%以上,而且实时性好,更加适合于在线检测。结论 该方法可以有效地对纸病进行分类,满足生产线实时检测分类的要求。     

符号M阵列结构光的编码研究

编码结构光的三维检测是一种主动视觉方法,通过投影仪投射一定的编码模式,获取匹配点,通过三角原理获得深度信息。为实现物体表面的快速测量,采用伪随机阵列对结构光进行编码。由于基于对角线法无法得到合适尺寸的 M阵列,研究一种能生成大尺寸 M阵列的算法,为提高测量的空间分辨率及测量精度奠定基础。在三元域中,使用单色光,选择条纹、圆圈和圆盘作为 M 阵列符号 ,符号容易识别和区分,并为解码图像搜索提供信息,提高对环境的抗干扰能力。大部分码字的汉明距离大于 3,具有更好的鲁棒性。实验结果验证了该方法的可行性和有效性。     

激光偏角测量技术研究

介绍一种采用激光测量反射镜偏角的方法 ,它适合于光学系统装配时的测量。采用 CCD细分技术对成象光斑质心进行提取 ,提高了偏角测量精度 ,在 1 .2 5°的测量范围内 ,可以达到± 3″的测量精度