一种柔性激光跟踪三维坐标测量系统

介绍了一种柔性激光跟踪三维坐标测量系统的工作原理及其主要功能特点,对组成系统的激光跟踪干涉仪的设计做了论述.该系统具有较高的三维坐标测量精度和较强的三维运动目标跟踪能力,可以满足一般工业应用场合下对三维坐标的测量要求.     

单目视觉的大型零件三维测量方法

以单目视觉为基础,构建一种便携、大量程的在线测量曲面重构系统。当辅助靶标上的刚体测量头与曲面待测点垂直接触时,测头上的开关同步控制摄像机来获取靶标标志点的特征图像信息,进而由计算机进行图像处理得到各标志点的像面坐标,最后再经过坐标转换即可得到被测物体的三维坐标。通过对系统进行标定,提高了测量精度;通过摄像机的转站实现了最优视点规划分析,提高测量范围和自动化程度;另外,对系统测量不确定度进行论并提出了改进措施。     

轮对轮缘磨耗非接触测量的现场标定方法

摄像机标定方法的选择和标定精度直接影响着轮对动态视觉测量系统的精度.本文利用二元二次多项式变形技术,提出了一种轮对外形尺寸非接触测量的现场标定方法.首先根据现场实际测量环境的要求,利用平面靶标标定装置,确定高分辨率面阵CCD和激光线光源的位置,然后采集平面靶标图像,获取关键控制点物像坐标,最后利用非线性畸变模型求解出标定参数.实验结果表明,该方法标定过程操作简单,标定精度高,测试数据满足车辆段现场动态检测的要求.     

立体视觉测量中的摄像机优化布局

通过合理布置摄像机的安装方位,可迸一步提高立体视觉测量系统的测量精度.将遗传算法应用于求解摄像机优化布局的问题,以摄像机安装方位参数为优化变量,并将摄像机优化布局的目标确定为:寻求最佳的摄像机安装方位参数,使空间点目标的三维重构不确定度最小.采用三维重构不确定度两阶估计方法,即同时考虑摄像机标定和空间点目标三维重构过程中的不确定度传递问题.在Matlab环境下,利用GATBX遗传算法工具箱对该方法进行验证.仿真实验结果表明:经过50代遗传迭代后,可得到优化变量的最优解.     

基于结构光立体视觉的焊缝测量

提出了一种基于结构光立体视觉的焊缝测量方法,并给出了一种简单的摄像机与激光器标定方法。它采用安装在机器人末端的两台摄像机和一只激光器构成测量系统,激光器发出的光束经平凸柱面镜变成光平面,在焊件上形成条纹。两台摄像机同步采集该条纹图像,结合机器人末端位姿与摄像机参数,对于条纹上的每个特征点可以获得三组空间坐标。对这三组坐标进行信息融合,可以更加精确的获得特征点的空间坐标。进行的V形焊缝测量与跟踪试验表明,该方法具有实时性好、测量精度较高、标定简单、可靠性高等特点。     

面向手眼系统的摄像机内参数自标定研究

为得到机械臂手眼系统中的摄像机内参数,提出了一种基于运动约束线性求解的自标定方法。通过控制机械臂上的视觉系统进行极点延伸运动,根据图像序列之间对应特征点的关系确定摄像机主点。而后进行一组三正交平移运动,即可根据运动约束,构建关于单应性矩阵的线性约束方程组,实现摄像机内参数的线性求解。以所研究的标定结果为基础重建三维点云模型作为比较值,与已知相机参数的双目深度传感相机重建的点云模型进行对比试验,绝大多数点云相对偏差在1.5%内,有较高的标定精度。为机械臂的手眼系统标定提供了一个新的解决方案。     

基于粒子群算法的拉线位移传感器三维坐标测量

文章提出了一种基于粒子群算法(PSO)的拉线位移传感器测量系统的方法来用于测量空间三维坐标,分析了测量系统的目标函数,建立了粒子群算法求解三维坐标的数学模型,通过软件仿真验证了粒子群算法在拉线位移传感器测量系统上的可行性。最后,搭建了拉线位移传感器三维测量系统平台并进行实验,同时与最小二乘法计算三维坐标作比较,实验结果表明,粒子群算法在基于拉线位移传感器测量系统计算三维坐标中简单易于实现、鲁棒性好和对迭代初值不敏感等优点。     

焊接机器人再制造中结构光传感器的标定

在基于焊接机器人的柔性再制造平台中,对零件破损部位的三维测量是获取再制造模型的关键步骤.文中提出了一种结构光传感器系统的快速标定方法,对柔性再制造线结构光三维扫描测量系统进行了标定.标定过程中首先采用平面靶标法标定出 CCD 摄像机线性模型的内外参数,然后通过靶标上的结构光条纹的像求解出光平面方程,确定结构光光平面与摄像机的位置关系.在标定出结构光测量系统的各个参数后,即可以求得零件破损部位特征点的三维坐标,从而获得破损零件的再制造模型.该方法标定过程简单,精度较高,易于实现现场标定.

Abstract：

On the flexible remanufacture platform based on welding robot, 3D ranging of the damage parts is the key step to obtain the remanufacturing data. This paper proposes a rapid calibration approach and calibrates the line structured-light 3D ranging system in the flexible remanufacture platform of the welding robot. The calibration includes the following steps: first, calibrates internal and external parameters of the camera by a planar pattern; second,solves parameters of the light plane by the structured-light strip in the image, which determine the relationship between light plane and camera, and then calculate 3D coordinate of the feature point on the damage parts to establish remanufacture model. The approach is easy, simple and accurate.     

构造性方法在摄像机标定中的应用研究

在摄像机标定时,由于所采用的数学模型(针孔模型)只是一种近似的模型,以及干扰与图像处理时所产生的噪声,使得在求解投影矩阵时会形成较大的误差。根据豪斯赫尔德正交变换具有不改变被变换向量长度的特性,采用优化的方法来求得法方程的解析解,得到摄像机的投影矩阵,以提高标定精度。最后根据标定块特征点在世界坐标系的坐标与投影矩阵求得其投影点的坐标,以其与相对应的实际图像坐标的残差的均方值作为标定精度的性能指标,进行精度分析。     

基于激光光栅的焊口数字轮廓视觉测量

为获取智能化焊接系统所需的基础数据,搭建了一套焊口数字轮廓的激光光栅视觉测量系统。通过对比不同工作距离和光栅投射角度下的条纹图像,确定了获取表征焊口轮廓光栅条纹图像的前提条件。探讨条纹连续扫描时,系统借助于条纹图像获取焊口轮廓信息的实现方法,建立的光栅扫描速度与摄像机曝光间隔时间算法为确定系统测量速度和精度提供了决策依据。探讨了基于条纹图像的分割和细化,获取了离散点三维坐标,通过三维重构建立焊口数字轮廓的实现方法。验证结果表明,该系统能够实时获取焊口的数字化轮廓,视觉测量的宽度值和深度值与人工测量结果的吻合度最高可达99.75%。     

铸造型砂智能水分测量系统研究与设计

铸造型砂水分含量直接影响型砂性能,进而影响铸件质量.智能微波水分测量系统集成了微波水分测量与智能测量的技术优势,能够实现快速、高精度、高可靠性、高稳定性的在线式型砂水分测量.基于微波能量衰减法测量水分,应用非线性智能算法实现温度补偿,由水分传感器与温度传感器实时测得的两路信号变送至单片机,单片机完成数据处理并输出控制信号以控制实时加水量.在对所构建的智能微波水分测量系统的特点进行描述的基础上,着重分析了测量系统总体构成、测量装置原理及其组件功能、测量系统的硬软件实现等方面.     

基于PROFIBUS-DP的S7-300控制器在液压提升机中的应用

介绍基于PROFIBUS-DP现场总线的S7-300控制器在液压提升机中的应用。详细介绍该系统的硬、软件组成和网络设置。实验结果表明:该系统实现了对液压提升机的网络远程控制,具有控制精度高、性能稳定的优点。     

一种圆柱坐标测量仪控制系统的设计与实现

圆柱坐标测量仪具有结构简单、测量范围大、适合于测量圆弧类零件的特点,本文针对航空型材弯曲类钣金零件成形精度测量,设计开发了一种圆柱坐标测量仪,对其控制系统软硬件的体系结构和功能进行了研究.采用计算机扩展卡的方式开发了其控制系统硬件,采用多线程技术,利用VC开发了控制系统软件,并利用Matlab和VC混合编程技术开发了曲面重构模块.实验表明,其控制精度达到0.3mm,满足了钣金类零件测量的需求.     

Geometric and quasi-static thermal error compensation for a laser digitizer equipped coordinate measuring machine

An emerging trend in dimensional inspection of manufactured parts is the use of coordinate measuring machines (CMMs) equipped with non-contact laser digitizers instead of traditional contact probes. Error mapping is generally proprietary to the CMM controller, and the accuracy of such a combined system is limited by the lack of integrated CMM/laser digitizer error compensation. This paper reports progress towards achieving such a system.Geometric error compensation measurements are made on a test machine at 20, 25 and 30 °C. Performance of the system was tested by measuring a special optically coated sphere ballbar artifact. The scan coordinates, the CMM axis scale positions and temperature were recorded simultaneously in real time. The CMM error compensation data was then used to post process the laser digitizer coordinates to obtain improved global part coordinates.Inclusion of the error compensation terms is shown to reduce the dispersion of results by 65 to 80%.     

连铸机弧形段支撑框架装配精度检测

利用公司现有的三坐标测量系统（LDMS），根据三坐标经纬仪的测量原理，提出了一种新的测量方案。在缩短检测周期的同时又能保证实际测量的精度，将包括加工积累的误差控制在＆#177;0．1 mm 以内，远远高于图纸要求的位置公差精度＆#177;0．3 mm，并具有一定的通用性，具有良好的应用前景。     

差动微位移机构在激光板厚测量中的应用

激光板厚测量系统中,需要动态调节系统中传感器的位置,以适应被测板材表面位置的变化。采用步进电机驱动的差动微位移机构动态地调节系统中传感器位置,实现保证板厚测量有效性和扩展系统的测量范围的目的。应用表明,差动微位移机构能够方便地实现传感器位置的控制,系统的位置调节精度达到0．0025mm。     

曲面类飞机产品激光跟踪测量工艺规划研究

为了提高通用航空飞机产品的加工质量,数字化定义模型和光学测量定位技术在产品质量检测体系中得到逐步应用。利用激光跟踪仪及其配套测量软件Polyworks对通飞曲面产品的测量过程进行工艺规划和测量路径可视化过程仿真,为曲面类产品的现场测量提供理论及工艺指导。为了提高测量拟合精度提出自由度定位基准点坐标对齐与最近点迭代算法对齐点数据相结合的方法,将产品测量坐标映射到设计坐标系下,完成数字化测量坐标系的统一,并实例验证。利用CATIA的开发接口采用CAA C++技术作为二次开发手段完成信息获取,并在计算机三维软件中与激光跟踪仪测量软件Polyworks完成测量点通信,利用宏脚本编辑语(MSCL)编辑程序将坐标转换之后的测量点进行路径仿真从而生成可视化的数字化测量工艺规划过程。     

基于激光三角法的石油螺纹在机检测分析

以往石油管锥螺纹检测主要以螺纹规检测为主,针对其人工检测效率低、受人为因素影响大等弊端,提出了一种非接触在机螺纹检测方案。该方案基于激光三角法原理,通过镜面反射的安装方式将高精度激光测头用于检测内外管锥螺纹,将测得的数据利用滑动窗体自适的莱以特准则剔除跳跃点,再利用最小二乘法将上述平滑处理后的数据线性拟合,得到螺纹牙廓形数据,通过牙廓形数据可以计算得到螺纹的各项参数,实现了内外管锥螺纹的在机检测过程。对比以往检测方式,该检测方式精度高、效率高、受人为因素影响小,并攻克了以往高精度激光测头难以深入内螺纹测量的技术瓶颈。     

锯床的数字化改造

为了提高老式带锯床的精度和自动化程度，对锯床的角度测量部分进行了数字化改造。经过改造，锯床的精度得到了提高，可精确地测量和显示转台所在的角度；同时，通过对驱动控制部分的简单设计，可使锯床在键盘输入角度信号后，控制转台自动地转到此位置。     

Windows系统控制软件实时性实现的一种方法

为实现基于Windows图形界面工控软件的实时性,本文重点分析了多线程技术、Windows平台下时间基准控制技术和Windows平台下的中断技术以及它们的实现方法。通过实验比较了不同方法的优缺点,提出综合利用三种技术来实现实时性要求,并通过某机床高精度在线检测功能模块验证了方法的可行性。