一种点位式三维坐标视觉测量系统

利用摄像机测量方向和激光测距仪测距精度较高的优势,提出了一种基于摄像机和激光测距仪的点位式视觉三维坐标测量系统,给出了系统的组成和测量原理,建立了系统模型,推导出了被测点三维坐标的求解公式,并对系统测量的稳定性进行了实验测试。结果表明,本系统的测量精度较高,且系统模型及其求解都比较简单。     

汽车大型模具实型的三维摄影测量检测

随着中国制造业的快速发展,产品工件大量采用复杂曲面,对于大型复杂曲面工件,如汽车大型模具和覆盖件、水轮机叶轮、大型抛物面天线等,现有的测量设备很难实现全尺寸检测。文章针对汽车大型模具泡沫实型的快速检测,完成了基于近景三维摄影测量技术的XJTUDP系统,研究了摄影测量的关键技术,包括测量理论、标志点的亚像素识别、相机自标定、标志的自动匹配、并进行了大量的实验验证。使用环形编码标志点实现相机姿态自动定向,将相机自标定技术应用于光束平差,用于优化测量结果。通过多个相机位置外极关系解决非编码标志点的匹配与重建问题,去除了标志点厚度带来的测量误差。实验结果表明,该系统与德国TRITOP系统测量结果偏差小于0.01mm,20min内可以完成3m×3m×3m的大型工件测量。     

视觉引导下的自由曲面CMM测量

雕塑形体是航空、汽车工业中常见对象,在其设计、制造过程中常涉及CMM测量.当缺乏测量对象CAD模型时,CMM测量多由人工操作,效率低下.介绍了一种基于计算机视觉的自由曲面自动测量方法,先用在待测对象表面标记出曲面特征线,通过视觉技术重构特征线;然后经曲面拟合,得到测量区域初始的数学模型,由此,生成CMM的采样点以及测头半径补偿数据.对一个轿车模型曲面进行了CMM测量,初步验证了本方法的有效性.     

反求工程中基于DMIS的自动加密测量和精确重构技术研究

在对CMM联机检测方法研究的基础上,利用Bezier曲面插值原理,通过划分予三角域,在测量曲面内部得到了更多的测量点,从而实现了曲面的加密测量,为了得到更为精确的测量点,把重构之后的曲面法矢量作为测量点的法矢量进行重新测量,得到更为精确的重构曲面。应用实例表明,这种自动加密测量和精确重构技术达到了理想的CAD建模效果,实物测量的测量速度、准确性得到提高,测量过程与曲面重构的有效集成,解决了测量点数量和分布的确定问题。     

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.     

基于立体视觉焊接变形测量系统标定

应用立体视觉三维测量系统对钢结构上若干待测标志点进行测量,测量前分两步对测量系统参数进行标定.首先应用基于平面模板的方法标定摄像机的固有参数,包括单个摄像机的内部参数和两个摄像机间的位置关系参数.其次使用单位四元数法对摄像机坐标系与设计坐标系之间的位置参数进行标定.为了验证标定结果的准确性,对摄像机内参数标定结果进行了重投影误差估算,重投影误差很小,满足系统测量误差要求.对标定结果进行重建试验,重建结果平均误差小于1 mm,最大误差小于2.5 mm.     

新型多传感测头坐标测量机

以往的多传感测头坐标测量机通常是在传统的单传感测头坐标测量机上增添新的传感测头而构成(例如在基于接触式测头的传统坐标测量机上加装视频测头)，但通过增加传感测头通常并不能使此类坐标测量机获得最佳的测量性能。为此，美国OGP公司(Optical Gaging Products Inc．)新推出一种根据多传感测量技术而专门设计的新型     

空间自由曲面数控测量系统中测量路径的优化

要实现空间自由曲面数控自动测量，则必须在测量前自动生成合理的测量路径。特别是对于带有测量障碍区域的未知曲面，其测量路径的规划不仅直接影响到测量的准确性和效率，而且影响到系统的可靠性和安全。木文采用“曲面→曲线→点集”的曲面分解测量策略，对曲面网格结点分类处理，然后在矩阵域中通过分别构造‘Ｐ’形点阵块，对测量路径进行优化。实践表明这种测量路径优化方法是保证ＣＮＣ坐标测量系统安全、准确、高效使用的关键技术。     

CMM测量曲面测头半径补偿与路径规划研究

根据测量曲面的目的把三坐标测量机测量曲面的模式分为两种,即检测模式和重构模式。按照两种不同的测量模式对三坐标测量机测头半径补偿与曲面测量路径规划进行研究。通过实例证明本文所述方法是正确的、实用的。     

基于线结构光视觉的轴径主动测量方法

针对轴径测量问题,提出一种通过建立与轴线垂直的虚拟平面,并利用基于最小二乘圆拟合算法快速获得被测轴直径的方法。对线结构光视觉系统进行标定,得到摄像机的内参、畸变系数、结构光平面参数;获得被测回转体轴线的方向向量和轴线与结构光平面交点坐标,利用已得到的方向向量和轴线与结构光平面的交点建立一个与轴线垂直的虚拟平面;再将结构光平面与零件表面上的交点投影到虚拟平面上,并通过所有投影点到轴线与光平面交点的距离排除数据中的噪点;最后利用有效投影点和轴线与光平面交点的距离,得到被测回转体的外表面圆柱度。通过轴径测量试验对该算法进行了验证,在复杂的测量环境下,当被测轴直径为30～50 mm时,平均测量误差为30μm,最大测量误差为50μm。因此,该算法可以应用于实际回转体零件的直径测量中。     

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。     

单目结构光扫描仪的系统标定技术研究

针对单目结构光扫描系统中投影仪难以准确标定的难题,通过分析投影仪的工作原理和投影特性,提出了10参数投影模型。将投影过程看作摄像的逆过程,借助于摄像机建立投影仪栅片图像和CCD像机图像的对应关系,提出了基于外差式多频相移的投影仪栅片图像生成方法。由拍摄和生成得到的标定图像,基于摄影测量原理分步实现了摄像机内参数、投影仪内参数和他们的相对外参数,实现了扫描仪的系统标定。结果表明:标定实验中用标定结果对标定板上的标志点进行重投影,重投影误差在0.08 pixel以下,具有较高的标定精度;经该方法标定出的单目结构光扫描仪测量标准球的绝对误差小于0.07 mm,能满足大多数物体型面的测量要求。     

一种复杂曲面测量新技术的理论研究

论文介绍了一种利用圆环形滚轮测头测量复杂曲面的新技术,提出了反求曲面廓形数据点的测量原理。应用此原理将测头中心点数据转化为实际接触点数据,可弥补球形测头断续接触式测量中的测量速度慢、效率低,非接触式激光测量中精度易受切削液等污物影响、设备成本高等多方面的不足。同时,也使一些回转曲面类零件实现了在线、在机及加工现场的快速测量。最后,通过数学验证证明了该测量理论的正确性。     

基于计算机视觉的曲面产品测量研究

为了提高工业生产中曲面产品的自动化测量水平,对曲面产品的计算机视觉测量方法进行了研究.针对曲面产品表面特征难以提取的特点,以计算机双目视觉理论为基础,分析了曲面产品计算机视觉测量的原理,研究了有效的测量模型,通过辅助标记点的测量方法设计了曲面产品的测量系统.最后通过软件实例验证了方法的可行性.     

基于视觉技术的三维曲面非接触无损检测方法

不规则自由曲面在机械工程中有着广泛的应用,对其进行三维无损检测是近年来国内外研究的热点问题之一,传统的接触式测量方法由于采用接触式测头,所以极易损坏待测表面,且难以测量弹性实体,测量效量差。提出了一种基于主动双目视觉传感技术的三维曲面非接触无损检测方法,通过向待测曲面投影特定结构光并接收反馈信息实现曲面三维坐标的快速高效检测。这种方法无须接触式测头,仪器小巧,测量仪器与被测件间无测量力,因而易于实现现场无损检测。分析了基于该方法的数学模型,并给出了计算机仿真实验结果。仿真实验证明,该方法能够实现三维曲面的高精度现场检测。     

自由曲面CMM测量中球头半径空间补偿方法的研究

为解决自由曲面CMM测量中测头半径补偿问题，沿用了基于测头中心点所在曲面法矢估算的空间补偿方法，引入转动惯量法进行测头中心点所在曲面各点处法矢的求解，并解决了边界点补偿的问题。该方法避免了根据离散点构建样条曲面而进行大量而复杂的计算过程，数据处理简单，并可通过程序实现，具有较高的效率。     

基于三坐标测量的复杂多曲面体反求工程CAD建模

通过对一外协工件进行仿制性的三坐标测绘和反求工程CAD建模,突出了复杂多曲面体的概念,并给出了复杂多曲面体反求工程中三坐标测量、CAD建模的过程与方法.讨论了三坐标手动点测复杂多曲面体的优势和局限、为提高造型精度所采取的测量措施和逆向工程数据采集技术中的其它测量方法.     

线激光视觉测量机器人手眼标定方法研究

线激光视觉测量传感器与工业机器人组成三维测量系统时,法兰盘坐标系与摄像机坐标系之间变换关系求解较复杂。为解决此问题,提出一种基于固定参考点的手眼标定算法。该算法以标定球为靶标,根据标定球球心在机器人基坐标系中坐标不变原则,结合机器人运动学位置约束关系建立了矩阵变换方程,并在旋转矩阵求解中引入四元数,简化计算过程,实现机器人手眼标定。通过试验量化分析测头光平面与标定球相交位置对测量结果的影响,验证了该算法的有效性和实用性     

超塑性自由胀形的双目立体视觉测量研究

超塑性自由胀形实验中准确测量胀形件轮廓曲面以及曲面上各点的变形是建立超塑性自由胀形解析理论的重要基础.本工作依据自由胀形件轮廓为轴对称旋转曲面这一重要特征,将曲面测量问题转化为曲面上特征点的测量,采用双目立体视觉系统测量特征点的三维坐标,并进行曲线拟合以确定其轮廓曲面,计算几何参数,通过分析轮廓曲面上特征点位置变化以及两相邻特征点之间间距的变化来测量应变.介绍了双目立体视觉系统的组成和测量方法,以及系统模型、标定方法、消除高温影响和图像处理等关键环节,给出了胀形件几何参数和变形测量的方法,进行了测量实验.     

超塑性非球面自由胀形的测量

超塑性胀形是成形薄壁壳形件的重要技术, 已经在航空技术领域占有重要地位. 由于超塑性自由胀形是建立超塑胀形力学解析理论的重要依据, 又是超塑胀形成形的必经阶段,而超塑自由胀形的轮廓曲面为轴对称旋转曲面, 本文针对精确测量轴对称旋转曲面的几何参数尚存在的一些问题, 提出了测量方法及基本原理, 介绍了基于单目成像的图像采集系统及摄像机参数的标定方法, 并对旋转体试件的成像测量进行分析, 给出了误差补偿公式; 对于实验中极点高度测量和实验后轮廓测量采用不同算法, 以保证系统的实时性; 为提高测量精度, 采用亚像素算法, 同时分析了误差产生的原因.