焊缝成形线结构光视觉检测方法研究

针对焊缝尺寸测量和表面成形质量评估问题,研究一种基于线结构光的焊缝视觉成形检测系统。在详细论述结构光视觉传感器的组成结构以及标定过程的基础上,优化图像预处理流程,提出了基于边界限定的灰度重心法来提取激光条纹中心线。以单像素的激光条纹为信息源表征焊缝轮廓,融合多特征点提取算法实现激光条纹轮廓特征点的检测并基于特征点建立角焊缝的尺寸计算模型,最终实现焊缝尺寸测量。结果表明：该焊缝成形视觉检测系统能满足焊缝检测性能的要求。     

基于投影条纹法的带钢平坦度检测系统

平坦度是描述带钢表面几何形状的重要参数,平坦度在线检测对于带钢板形的控制尤为重要。因此,研究了一种新的基于投影条纹法的平坦度检测系统。文中阐述了该系统的测量原理、硬件结构和软件部分。软件部分包括图像处理、深度提取及平坦度计算等。此测量方法属于全场式三维测量方法,能克服带钢运动对测量造成的不良影响,与目前广泛采用的传统测量方法相比,能更准确地测量出带钢平坦度。测量实验表明,该系统测量误差小于±0.4mm,能够分辨出±1I的不平度偏差。     

基于神经网络的突跳式温控器产品编码识别方法

针对突跳式温控器产品编码金属表面反光、凹凸不平以及采用钢印字符导致产品编码识别率下降等问题,提出将字符图像的灰度特征、字符分块占空比以及字符8个特征点之间线段总长度作为神经网络输入的编码识别方法。首先对图像中产品编码区域进行提取、滤波去噪、二值化和字符分割等处理工作;再把分割后的字符归一化为16×16维的图像;最后通过MATLAB编程仿真和工业现场实验得出的结果表明,该方法实现了对温控器编码字符的准确识别,提高了温控器编码相似字符的识别率。     

一种新型的表面深度测量系统

针对表面深度测量,设计了一种新型小型化检测系统,能够检测物体表面的深度信息。该系统硬件部分以激光线结构光作为光源,设计可调节光路,应用CMOS图像传感器采集图像。软件部分利用VC++设计应用软件,完成图像预处理、参数标定和求取深度参数。应用最小二乘法对系统进行全局多点标定,试验结果表明,全局多点标定的表面深度测量结果比以往的单点标定更加准确。     

基于机器视觉的三维测量仪中激光条纹的提取算法

随着制造业、机械行业的快速发展,对物体进行三维测量得到其尺寸等信息的需求越来越多。在众多三维测量方法中,基于激光和机器视觉的三维测量仪,以其准确、快速及对物体表面颜色不敏感等特性在应用领域脱颖而出,并占有一席之地。一个基于机器视觉的激光扫描测量系统应该顺序解决3个方面的问题:1)二维激光条纹图像的预处理;2)激光条纹的识别和细化;3)激光条纹的中心像素提取。从上述三方面介绍了算法的实现过程。     

基于局部阈值的激光拼焊焊缝条纹中心线快速检测方法研究

基于视觉的激光拼焊焊缝表面质量在线实时检测系统中,结构光条纹中心线能否快速、准确提取是影响检测系统性能的关键因素之一。传统的高斯拟合法和Hessian矩阵法虽然具有较高的亚像素提取精度,但其计算量非常大,无法满足实时性的要求。文中在分析激光拼焊焊缝质量检测系统中结构光条纹图像特点的基础上,将传统的几何中心法引入到结构光条纹中心线提取中,提出了一种精度介于像素级到亚像素级之间的局部阈值几何中心法。实验表明:该算法具有较高的精度和较强的抗干扰能力,实现了视觉检测系统中结构光条纹中心线的快速提取,为激光拼焊焊缝质量视觉检测系统在线实时检测奠定了基础。     

管道周向二维振动线阵视觉条纹同步测量北大核心CSCD

针对管道振动监测问题,提出基于线阵相机的管道周向二维振动同步测量方法。在待测管道圆周表面预置单密度正弦条纹,采用线阵相机作为监测器对管道表面条纹图案进行实时采集,利用时频分析方法对采集的条纹进行处理以提取条纹序列的密度变化曲线,再通过条纹密度曲线的对称中心变化及其密度值的变化计算管道周向二维振动位移。首先利用SolidWorks软件建立管道振动测量模型,通过软件视觉成像模块对管道的预设振动进行模拟测量,再对视觉测量系统的影响因素进行模拟分析,最后搭建实验测量系统并与电涡流传感器测量系统的测量结果进行对比。模拟和实验结果表明,提出的测量方法可高效地实现10 mm范围内管道周向二维振动的准确同步测量,位移测量精度优于10μm。     

基于分段线性拟合的典型焊缝特征提取

针对角接、搭接、V型坡口对接和窄对接等四种典型焊缝特征的提取问题,搭建了一套基于激光视觉的焊缝图像采集系统,通过图像预处理和焊缝激光条纹中心线提取,建立了基于分段线性拟合的焊缝特征提取方法.该方法通过计算斜率划分中心线像素坐标点集,然后采用最小二乘法对各分段点集进行直线拟合来实现焊缝特征点的有效判别.结果 表明:特征点的平均提取时间为9ms,平均提取误差为0.035 mm,为基于线激光视觉图像的焊缝跟踪系统提供判据.     

基于线结构光的盾尾间隙测量方法研究

针对现有盾构施工中盾尾间隙难以实时精确测量的问题,本文提出了一种基于线结构光的盾尾间隙自动测量方法。该方法首先利用线激光器在管片和盾壳之间投射出一道窄线型指示激光并通过工业相机实时采集线激光器投射在盾壳和管片之间的线激光图像,然后通过图像处理对图像目标特征进行识别并根据单目视觉成像原理和线结构光坐标测量算法提取盾尾间隙端点坐标,进而实现盾尾间隙值的精确解算。实验结果表明,本文所提出方法的重复性测量精度优于0.3 mm,绝对测量精度优于1.7 mm。该方法可以实现相机纵深方向0.2～1.9 m范围内盾尾间隙的实时精确测量,满足城市地铁隧道施工应用需求。     

应用于地铁限界的激光测量系统的工艺研究

随着轨道交通行业的蓬勃发展,对轨道车辆的制造要求也越来越高,对车体空间尺寸自动化检测的需求日益急迫,要求能够实时显示车体空间尺寸,检测车体是否超过限界。研究了利用基于线激光的视觉测量方法实现车体空间尺寸及车体尺寸限界的检测,以及上述测量方法中的关键技术——激光中心提取。对该测量系统进行模拟测试表明,该测量系统工作稳定,测量精度高,系统响应快,完全满足限界试验的要求。该测量系统的研发成功,对于提高车体制造水平有很大帮助,且在未来项目中,对车体大部件及整车生产的实施监控有重要意义。     

篦冷机熟料的立体视觉在线测量

实现篦冷机内部冷却风的合理分配,需要实时获得水泥熟料的厚度信息。针对篦冷机内温度高,难以实时测量的问题,提出了基于网格候选点的立体视觉在线测量方法。用相交光轴的两台摄像机组成双目立体视觉系统获取料层图像,在世界坐标系内建立代表深度信息的网格候选点用于深度测量。利用小波多分辨率算法快速筛选候选点,满足传送中熟料在线测量的实时性需求。引入了可信系数的概念,对容易出现歧义的少数候选点根据直方图分布判断该窗口内图像是否包含丰富的纹理信息,选择较大或较小的匹配窗口用于二次匹配,减少了匹配歧义带来的测量误差。实验结果表明,测量系统的均方根误差为4.29mm,能够满足实时厚度测量的精度要求。提出的方法测量精度高、计算速度快,能够稳定用于篦冷机内熟料厚度的在线测量。     

基于3D视觉的高精度加工件测量研究

为了解决工业生产中采用高度规对加工件表面凹陷深度测量速度慢、精度差,2D视觉对加工件表面凹陷深度测量力不足的问题,提出了一种基于3D视觉的高精度表面凹陷深度测量系统。系统采用激光三角测量方法进行3D图像采集,建立3D空间模型,应用最小二乘法Huber算法和新的视觉算法,把加工件表面拟合为一个空间平面γ,凹陷最低点a到平面γ的距离就等于真实的凹陷深度。通过实验结果和数据可以看出,新的3D视觉测量方法比传统得测量方法测量精度更高,测量精度达到了0.01mm。     

机械零件二维几何尺寸和形状检测系统研究与开发

针对传统接触式尺寸测量方法的缺点,探讨利用单目视觉测量系统对被测工件进行尺寸测量,为产品的尺寸测量提供实时、快速、有效、经济的测量途径.首先,视觉系统获取零件图像,并对图像进行滤波处理;然后,提出采用Canny六阈值法进行边缘提取,得到完整的边缘图像;最终,利用最小二乘法拟合出机械零件的边缘形状,并通过计算获得零件的几何尺寸.实验表明该系统所得到的零件边缘图像清晰,多个几何尺寸的测量精度符合要求.与传统测量方法相比提高了检测零件的效率和精度,大大扩展了测量范围,从而充分体现了机器视觉测量的优点.     

斜率表征与卡尔曼滤波的焊缝跟踪方法研究

针对V型坡口中厚板对接焊焊接过程中存在的系统噪声和测量噪声的问题,采用了斜率分析与卡尔曼滤波相结合的方法进行了焊缝跟踪。使用激光视觉传感系统采集了V型坡口的条纹图像,获取了测量系统内外标定参数,通过锯齿靶标建立了焊缝特征点坐标转换模型;提出了一种基于极值法的边界约束灰度平方加权重心法,提取出了激光条纹线的中心点,采用斜率分析法寻找到了激光条纹中心线拐点,对每一段条纹中心线通过最小二乘法拟合求交,提取出了焊缝特征点;利用卡尔曼滤波方法对系统噪声和测量噪声进行了优化;对V型坡口进行了厚板对接焊试验,焊炬能始终对准焊缝中心。研究结果表明:基于斜率分析法与卡尔曼滤波的焊缝跟踪方法能够减小系统噪声干扰的影响,实现了焊缝特征点的准确提取,提高了焊缝跟踪精度。     

用干涉条纹图像重建反射镜的三维面形

给出了用干涉条纹图像重建反射镜三维面形的方法,用泰曼-格林干涉仪采集被测镜面的干涉条纹图像,通过对干涉条纹图像进行处理得到镜面高度采样,采用泽尼克多项式拟合镜面的曲面函数,测量到了镜面的三维高度数据。干涉条纹图像上相邻条纹与参考面之间的距离相差一个标准光源波长,因而该测量方法的关键是得到条纹波峰或波谷的精确位置,从而达到了镜面相对高度的采样的目的。采用巴特沃斯低通滤波对条纹图像进行滤波,去掉噪声的影响,然后对图像二值化分割出亮条纹,用数学形态法对二值条纹图像细化得到条纹的中心线,结果表明,低通滤波方法能有效地减少细化条纹的分支和断裂。最后定义每条条纹中心线的相对高度,利用前39项泽尼克多项式对镜面高度进行最小二乘法拟合,计算了镜面被测区域的曲面高度数据。该方法可以用来测量强激光引起的镜面热变形。     

基于结构光视觉的激光拼焊焊缝背面质量检测方法研究

在激光拼焊中,背面焊缝成形质量直接影响焊件的机械性能.文中在分析结构光视觉检测原理的基础上,建立了基于结构光视觉传感的焊后焊缝背面质量检测系统并对焊缝背面质量检测系统图像处理方法进行了深入研究.在图像处理过程中,首先通过开窗处理来获得兴趣区域,采用中值滤波去除图像噪声;其次使用迭代自动阈值法分割出结构光;在结构光条纹中心线提取过程中,提出了一种新的模板法获得了条纹的边界并用几何中心法提取了条纹中心线;然后,将斜率分析法引入到条纹中心线特征点检测中并获得了中心线上的一系列特征点.最后通过背面焊缝的图像序列,计算获得了背面焊缝不同位置处的几何参数及缺陷值.试验表明,该焊缝背面质量检测系统图像处理方法可靠性高、运算速度快、抗干扰能力强,具有较高实用价值.     

新型数字波面斐索干涉仪的设计

介绍结构简单的激光斐索干涉仪设计原理及方法,该仪器以其设计思想新颖、单幅图像实时处理、计算机对干涉条纹处理并实时显示计算结果、数字显示被测光学零件的面形信息,相对于传统测量方法具有无以伦比的优势.同时简单介绍对干涉条纹的处理思路,将实用的图像处理算法如图像滤波、二值化、细化等方法用于采集到的干涉条纹处理,为后续准确确定条纹位置、条纹间距、条纹变形作前期准备工作.     

一种结合激光测量与视觉检测的尺寸测量方法

为了简化传统的视觉检测中对测量系统进行的复杂重复标定过程,将激光测量应用到视觉检测中,结合激光测距获得的距离参数与光斑图像检测得到的相关参数,进行精密尺寸测量。为进一步提高测量精度,以椭圆最小二乘拟合法为基础,提出了一种检测光斑中心距的亚像素级定位算法。根据该测量方法设计了尺寸测量系统,进行了若干测量精度实验。结果表明,该方法对目标尺寸测量的相对精度优于0.1%,满足工业化需求,亦可推广至对动态目标的位移测量。     

基于结构光视觉的激光拼焊焊缝质量检测方法研究

在基于结构光视觉的激光拼焊焊缝表面质量检测系统中,需要准确获得焊缝结构光条纹中心线和特征点的位置.由于焊接过程中的各种噪声干扰,使得焊缝图像复杂多变,因此选择合理高效的图像处理算法是非常重要的.针对这一问题,对结构光视觉焊缝质量检测系统图像处理方法进行了深入研究.在图像预处理中,首先通过开窗处理来获得兴趣区域,采用中值滤波去除图像噪声.在结构光条纹中心线提取过程中,提出了一种新的模板法获得了条纹的边界并用几何中心法提取了条纹中心线;最后,使用斜率分析法提取了特征点.试验表明,该方法具有较高的特征点检测可靠性,并且运算速度快、抗干扰能力强,具有较高实用价值.     

同心圆光栅二自由度误差测量系统

提出了一种基于同心圆光栅莫尔条纹图象处理的超精密二自由度误差测量(TDFM)方法,介绍了该测量方法的基本原理,包括同心圆光栅莫尔条纹产生机理、三光栅光学系统原理、影像光学原理以及CCD莫尔条纹图象处理的方法.通过实验对实际测量系统进行了分析与标定,并将测量结果与双频激光干涉仪进行了比较.结果表明该测量方法可实现超精密二自由度的误差在线测量及补偿,测量精度优于0.1μm.