基于线结构光的轮廓传感器的研究

自动化生产程度和产品质量的提高，对计量检测手段提出了更高的要求，视觉检测技术的发展适应了这一需求。结构光视觉系统为许多空间三维物体的检测问题提供了可行的解决办法。针对外观轮廓检测的需求，本文研究了一种基于线结构光的轮廓传感器，建立了线结构光垂直投射方式的数学模型，提出了传感器的局部校准方法参数逼近法，以及适应工厂生产环境的整体校准方法，实现了线结构光传感器轮廓传感器。实验证明，轮廓传感器的性能已达到设计要求。本传感器已用于Ａｕｄｉ—１００型轿车白车身的检测。     

线结构光视觉传感器机器人手眼关系标定

为实现对工业机器人手眼关系的标定,提出一种基于线结构光视觉传感器的手眼关系标定方法。该方法在标定时,将一个平面靶标作为参考物固定在工业机器人工作空间内,控制工业机器人末端运动以带动线结构光视觉传感器作多组变位姿运动,获取在不同位姿状态下的平面靶标图像并对其进行图像处理。通过对图像上固定特征点的测量,以及建立线结构光视觉传感器模型和手眼关系模型实现对线结构光内参数和手眼关系的标定。用棋盘格标定板进行测量实验验证,实验结果表明该方法准确度为0.036 mm,即优于40μm,可用于工业机器人的测量应用。     

基于激光测距的管壳件圆柱度测量系统

本文设计并实现了一种基于激光位移传感器的管壳类零件圆柱度误差的非接触测量系统.利用电动旋转台带动激光位移传感器在圆柱件内部旋转一圈,即可获得该测量截面的轮廓信息,调整传感器的上下高度即可获得零件多个截面轮廓信息.将测量得到的多个截面数据点投影到XOY平面,根据圆柱度的定义,使用粒子群优化算法,拟合得到包括所有测量截面数...     

视觉测量传感器系统结构参数设计分析

依据三角法建立了基于线结构光和对称式双目立体视觉的两种典型视觉传感器坐标测量系统数学模型.通过对坐标测量模型及传感器各结构参数之间的相互关系分析,研究了线结构光视觉传感器和双目立体视觉传感器坐标测量系统结构参数及其误差对系统综合测量精度的影响关系特性.在对各结构设计参数综合分析的基础上,提出了视觉传感器坐标测量系统结构参数优化准则,并给出了线结构光视觉传感器及双目立体视觉传感器坐标测量系统结构参数的一般性设计原则与方法.     

基于线结构光的角钢截面几何参数三维测量

针对人工检测角钢效率低、出错率高的问题,研究一种基于机器视觉测量技术的非接触检测方法,即利用线结构光扫描的角钢截面几何参数的测量方法。采用张正友标定法和最小二乘光平面拟合法完成测量系统的标定,通过线结构光三维扫描技术获取物体的原始三维点云数据,然后对经过配准、去噪以及简化处理的原始点云数据进行三维重建,得到物体三维几何模型。结合测量系统标定,提取角钢截面边宽度、边厚度、内圆弧半径3个参数。按国家标准对角钢截面几何参数进行图像测量,测量误差在±0.15 mm范围之内,实验结果表明采用该方法实现对角钢截面参数测量是可行的。     

一种新型近似无衍射栅型结构光及其实现方法

本文提出一种新型的近似无衍射栅型结构光的概念与实现方法.该结构光具有焦深长、线宽细、在一定范围内光场分布稳定,光场光强不变等特点.文中采用精密三角截面棱镜组成的光学系统生成近似无衍射栅型线结构光,用惠更斯一菲涅尔原理及基尔霍夫衍射理论对该系统进行了理论分析和计算,并在无衍射范围内对近似无衍射栅型结构光的光场分布进行了数值仿真.文中对系统进行了实验对比及验证,结果表明,实验数据与理论计算及仿真结果基本一致.应用文中的系统参数,获得了条纹宽度为18 μm,焦深范围为570 cm的近似无衍射栅型结构光,其条纹宽度及光场强度分布不随距离而变化.与传统的光源相比,近似无衍射栅型结构光在三维轮廓测量等应用中具有分辨率高、精度高等优势.     

船用柴油机气缸套几何误差在线测量技术研究

设计一套船用柴油机气缸套几何误差在线测量系统,分析机床定位误差、传感器安装及测量误差对缸套表面各被测点坐标计算准确度的影响,建立测量误差计算数学模型。基于非线性规划方法建立缸套直线度误差、圆度误差、圆柱度误差的评定数学模型,通过与现有测量数据及误差评定模型的对比分析,表明该模型评定准确度较高。搭建在线测量原型系统,并进行测量实验,实验数据表明该系统具有结构简单、检测准确度及检测效率高等特点。     

数控刀具线结构光在位测量方法

掌握不同时刻刀具径向尺寸对评估刀具径向磨损量具有极大意义.基于线结构光视觉测量原理,设计了一套可以实现刀具在位测量的系统,可利用系统测得不同时刻的刀具径向尺寸.根据实际测量情况提出了一种基于半径和轴线约束的最小二乘圆柱轴线拟合方法,利用该方法能够实现刀具轴线的快速测量,并利用测得的轴线计算出刀具整体的三维坐标.研究了刀具安装偏心对测量结果造成的影响,并对测量结果进行了修正.实验结果表明,系统能够实现刀具在位测量,测量精度达到0.02 mm,且能很好地获取刀具的形貌特征.     

生化检验实验室高准确度无线温度监测系统设计与实现

针对生化检验实验室高准确度温度监测需求,设计并实现一套高准确度无线温度监测系统,其中温度采集器基于ATMEGA128控制核心,采用精密铂电阻(PT100)作为传感器,实现优于±0. 1℃的温度测量准确度,数据通过Wi-Fi信号无线传输。基于. NET Framework 4. 6框架使用C#语言开发数据采集系统及数据检测程序配合MySQL数据库实现温度数据的集中采集,实验结果表明:系统运行稳定,测量准确度符合参数要求,具有较为广泛的市场运用前景。     

基于线结构光传感器的工业机器人运动学参数标定

针对工业机器人绝对定位精度较低问题,提出一种基于线结构光传感器的工业机器人运动学参数标定方法.首先,将线结构光传感器固定安装在机器人末端,建立传感器测量模型,然后建立机器人运动学模型,通过手眼关系将传感器模型与机器人模型连接组成完整的标定系统模型.其次,使线结构光传感器在不同位姿下对某一固定点进行测量,得到该点在机器人...     

利用齿形靶标标定线结构光传感器结构参数的新方法

本文建立了线结构光传感器数学模型，并在基础上提出了一种新的、高准确度的线结构光传感器结构参数的标定方法，该方法利用简单的齿形靶标的一维移动，以确定交平面与摄像机间的位置关系。     

基于线结构光的叶片型面特征检测方法研究

叶片是燃气轮机和航空发动机的核心部件,随着我国两机行业的高速发展,对于叶片在研发、生产和维修等方面全生命周期检测的要求不断提高。光学测量是目前叶片三维形貌高效检测的新手段,但是在测量精度等方面相比传统三坐标测量机仍存在一定局限。该文提出一种基于线结构光的叶片型面特征检测方法,设计开发一套四自由度检测平台,针对基于标定物的平台位姿校准和数据采集方法开展研究,并以某气轮机导向叶片为检测对象进行实验测试。测试数据与精密三坐标测量机实测数据的对比结果表明:型面型线轮廓度偏差在±0.02 mm以内,截面主要特征参数偏差均在±0.018 mm以内,该文面向叶片型面实际检测需求的方法可行。     

灵敏度可调型光纤FBG倾角传感器研究

提出了一种基于等截面梁弯曲变形原理的灵敏度可调型光纤布拉格光栅(FBG)倾角传感器,通过FBG光栅感受因结构倾角改变而引起的等截面梁弯曲变形,进而实现对结构倾斜角度的测量,并构建了灵敏度可调型光纤FBG光栅倾角检测系统。实验结果表明,该FBG倾角传感器测量范围为±35°,最高灵敏度达到56.93pm/(°),测量精度为0.02°。该传感器可通过改变等截面梁的宽度还可实现对倾角检测灵敏度的有效调节。     

基于线结构光-机器视觉的CHN钢轨轨距动态检测方法

针对有轨电车传统轨距检测方法存在检测成本高、标定抗干扰能力弱等缺点,提出一种基于线结构光-机器视觉的轨距动态检测方法,通过线结构光照射左右铁路轨道,形成钢轨轮廓信息。首先通过标定,建立并融合左右轨道的空间姿态坐标系,获取轨距的计算公式。接着通过机器视觉中的灰度滤波、高斯滤波、开运算、骨架提取算法对轨道轮廓图像进行处理。然后将处理后的轮廓图像通过标定的空间姿态坐标系计算出轮廓的实际空间坐标,即可得到轨距。该方法不仅只用2组线结构激光摄像式传感器降低检测成本,且通过机器视觉算法能够大大提升环境干扰下轨距动态测量的鲁棒性,保证测量的精度。最后通过实验室平台以及轨检车试验场验证该方法的可行性和有效性。     

基于激光三角法的管状物内轮廓测量方法

针对长纵深管状物测量中存在的精确定心难度大、测试准确度低、自动化程度不高等问题,采用CMOS高精度激光位移传感器和步进电机,设计一种管状物内轮廓测量系统,该系统无需中心定位装置即可对管孔进行非接触测量。提出非定心条件下管孔半径的计算模型,可准确找到被测管孔的圆心;通过对电机步距角的细分,单次单截面整周扫描管件内膛,最终能够获得多达6 000条半径,同时显示出截面轮廓图形。该文提出的方法为精确测量管状物内径提供一种新思路,设计的测量系统可为管型部件磨损和蚀化等情况提供准确可靠的判定依据,从而实现管孔类部件的寿命预测。     

大型硅晶片平面度精密纳米计量技术

描述了一种基于斜率传感器的大型硅晶片平面度扫描测量系统．采用二维斜率传感器对晶片表面扫描，以获得表面绕X和Y轴的倾斜度．斜率传感器装在X向滑板上，而晶片固定在可绕Z轴转动的主轴上．对斜率传感器Y向的输出积分，得到晶片表面各个同心圆上轮廓截面高度．对斜率传感器X向的输出积分，得到晶片表面沿X向的截面轮廓，从而获得各同心圆轮廓之间的关系．构建了一个包括基于自准直原理的小型斜率传感器、气浮主轴、气浮导轨的实验系统，提出一种斜率传感器现场标定方法，用此系统测量了直径300mm的硅晶片平面度。     

圆结构光复杂深孔内轮廓测量系统改进

圆结构光复杂深孔内轮廓3D测量系统中,被测半径与系统成像半径之间关系存在非线性、一次测量所获取的图像中阴/阳线圆光条不属于同一被测深孔截面、膛线遮挡形成测量盲区.通过分析问题的成因,本文提出了改进设计方案.将系统扩束锥镜的半锥角由原来的45°改进为50.70°,并对系统结构参数相应进行调整,改进后消除了系统非线性误差,提高了系统测量精度;阴/阳线圆光条属于同一被测深孔截面,且消除了阴线圆端部一侧遮挡,能够提高3D重构精度与效率.     

基于磁弹效应的单旁路激励钢缆索索力传感器

针对环式穿套结构磁弹效应索力传感器在使用中存在的实际问题,提出了一种单旁路结构的磁弹性索力传感器.从传感器的磁路结构、激励方式、外部磁化强度等几方面进行了深入的讨论,设计出了基于磁弹效应的单旁路激励钢缆索索力传感器原理样机,搭建了相应的实验系统,并对传感器样机进行了初步的拉力实验.实验结果表明,所提出的单旁路激励索力传感器原理可行,测量重复性误差小于0.2%.     

位相测量轮廓术的仿真研究：系统结构参数的影响

在一个结构光三维传感器的计算机仿真系统上，研究了由观察光场重建三维面形的过程，以及系统主要结构参对位相测量轮廓术的影响，提出了根据对标准平面的测量结果对参数进行修正的方法，为实际系统的结构调整和参数校正提供了一种新的途径。     

基于多线激光扫描的叶片轮廓快速测量系统标定方法

针对现今叶片轮廓测量时,在保证测量精度的前提下提高测量速度的需求,结合工程经验与线激光扫描快速准确的特点,本文提出一种以多个线激光扫描传感器为主体的叶片轮廓快速测量系统,该系统由3个位置固定的线激光扫描传感器完成叶片轮廓测量.在理论上3个传感器测量坐标系之间的旋转矩阵中的未知参数是确定的,故这3个坐标系之间不存在由相对运动引起的直线度误差与定位误差等,主要存在由于安装产生的垂直度误差与平移误差等人为因素误差,因此本文提出并推导了该测量系统坐标系全局标定数学模型,并给出了标定过程与标定结果,通过实际测量叶片轮廓验证了该系统与测量机的测量对比误差为±0.03 mm,测量周期不超过10 s,满足实际测量要求.