视觉检测系统中亚像素边缘检测技术的对比研究

在视觉检测系统中,亚像素边缘检测的定位精度是其最终测量精度的关键,国内外很多学者对该问题进行了广泛的研究,提出了各种边缘检测的方法,但是各种方法的定位精度及抗噪声能力的优劣都自圆其说,难以验证.也有很多学者对各种算法进行了对比研究,但使用的评价图像与实际系统采集的图像相差甚远.本文根据视觉系统采集图像的原理生成理想图像,使用各种边缘检测算法对该图像进行亚像素边缘定位,以理想点坐标和实际采集的点坐标的均方差作为标准来比较各个算法的定位精度,并定量地加入噪声,分析各处算法的抗噪声能力以及计算时间.分析和讨论的结果为亚像素边缘定位技术的选取提供可靠依据.     

双目视觉在移动机器人定位中的应用

为采用双目视觉进行室内移动机器人定位,开发了一种室内移动机器人定位系统。介绍了双目视觉在机器人定位中的原理,采用移动机器人和MicronTracker视觉系统构建了定位实验系统,进行了测距实验,并分析了测距精度,最大误差为8.644mm,在此基础上进行了移动机器人双目视觉定位实验。实验结果表明,双目视觉定位最大偏差为3.635cm,定位精度较高而且系统稳定性好,受环境因素影响小,可满足机器人的定位精度要求。     

引线键合机高速定位平台系统的模态特性有限元分析

高加速度高精度定位平台是引线键合机的核心部件,决定键合的速度和质量,进而影响芯片的成本与可靠性.采用ABAQUS有限元分析软件对高加速度高精度定位平台系统的模态特性进行了仿真分析,发现在不同的共振模态下,具有不同的振动特性,同时还存在模态密集、振型复杂等特点.     

基于机器视觉的轴承识别与定位算法研究

针对运用视觉技术对轴承进行质量检测与尺寸测量时,能够准确地识别定位到目标轴承,提出一种基于机器视觉的轴承识别与定位算法。通过对采集到的轴承图像进行预处理,分割出目标图像并提取图像的外轮廓边缘特征;设置轴承的模板图像,结合图像的Hu不变矩特征对轴承进行识别匹配;通过最小二乘法对图像边缘点进行圆拟合并采用迭代法进行修正,通过计算圆心的位置坐标,实现对轴承的定位。实验结果为：轴承的识别匹配度在0～0.03之间,定位误差在0.5像素以内,满足系统对轴承的识别定位精度要求。     

基于共面4点的机器人位姿求解及其不确定性分析

针对工业机器人视觉伺服控制系统的位置定位问题,提出了一种采用共面4点的单目机器人视觉系统的摄像机位姿求解方法.为评价这种单目机器人视觉系统的定位精度,对定位不确定性的评定方法进行了研究,并在深入分析机器人视觉系统平面定位精度不确定性的基础上,提出将极大似然抽样一致性与上述位姿求解方法相结合,以改善机器人的定位精度.实验证明,该方法在抗噪声能力、对外点稳定性方面优于传统的最小二乘法,有利于提高视觉系统的定位精度和鲁棒性.     

基于计算机视觉的荫罩式等离子屏板精密定位研究

针对荫罩式等离子屏板精密定位的特点,研制开发了一套基于计算机视觉的屏板精密定位装置,装置以工业控制计算机为核心,通过光、机、电的有机结合,可实现前基板、荫罩和后基板三者之间的全自动精密平面定位.系统采用快速图像边缘检测技术、特征图型标识识别技术和精密驱动控制技术,可确保较高的检测与定位精度.实验结果表明,基于计算机视觉的高精密定位装置可实现的精密定位.     

面向IC封装的显微视觉定位系统

为了实现IC封装设备视觉定位系统的整体构建,在分析面向IC封装的视觉系统的基础上,对显微成像系统、视觉系统标定以及模式识别定位算法进行了研究。针对面向IC封装的视觉定位系统的特点,搭建视觉系统,并进行了系统标定。用Matlab编写了模式识别定位软件界面,并进行了相关试验研究。实验分析了系统的定位精度和稳定性,实验结果表明,标定误差基本满足正态分布,XY方向的平均误差为0.0145和0.1065pixel,方差为0.3103和0.2775pixel。经过对视觉定位系统的标定,并使用某种IC芯片进行实际定位实验,结果显示匹配定位误差可以控制在3.5μm(0.4pixel)以内。该视觉系统实现了亚像素级的定位精度。     

基于概率方法的多微型机器人分布式定位

针对常见的微小型机器人群体定位中单纯依赖外部彩色视觉图像信息以及定位精度较差的问题,提出了一种基于概率方法的多微型机器人分布式定位方法。该方法利用部分可观Markov过程,将外部视觉信息和机器人个体的驱动信息融合,从而提高了定位精度。方法基于分布式形式出现,并且仅需要外部视觉传感器提供灰度图像,从而提高了多机器人系统的可扩展性。     

基于U-Net网络的柱面透镜视觉定位策略

针对柱面透镜定位在摆盘工艺过程中产品良率低、生产作业时间长的问题，研究了一种基于U-Net网络的柱面透镜视觉定位策略。该策略结合柱面透镜摆盘工艺及特点，开发了柱面透镜视觉摆盘系统。将Blob分析和模板匹配作为前期视觉定位方法，通过高精度匹配获取工件点位信息以生成分割图对采集的原图进行标注，选取损失值最优的学习率对U-Net网络进行模型训练，以实现实际工件的分割定位。经过U-Net网络与高精度模板匹配针对不同型号的工件定位对比发现，相较于高精度模板匹配，U-Net网络可实现亚像素级别的定位误差。实践应用结果表明，该柱面透镜视觉摆盘系统视觉定位精度高，具有较强的产品适应能力，产品偏心合格率可达96%以上，满足工业摆盘任务要求。     

提高仿生复眼定位精度研究

自然界中昆虫复眼的定位属于视觉定位技术的一种,其具有的大视场、小体积、高灵敏度的特点,满足了诸多场合对定位装置的要求。参照昆虫复眼研制的新型仿生复眼系统由复眼球壳、微透镜阵列、弯月折转透镜和大面积CMOS相机等组成,为实现复眼系统定位功能,需要先完成系统标定工作。针对系统标定过程中存在的图像光斑中心定位精度不足的问题,提出了基于能量对称的光斑中心定位算法,该算法首先需要完成复眼各子眼通道成像的传感器辐射响应标定,再根据能量对称的原则提取光斑中心坐标。并对该算法的定位效果进行试验验证。为了验证改进方案对复眼系统目标点定位精度的提升效果,在复眼系统60°视场内进行目标点定位试验,试验结果表明,方案改进前后整体角度误差最大值从4.92mrad降低到4.23mrad,定位精度提升约14%,表明改进方案对复眼系统定位精度起到了较好的提升效果。     

机器视觉定位平台的研究与应用

机器视觉主要研究用计算机模拟人的视觉功能,从客观事物的图像或图像序列中提取信息,进行处理并加以理解,最终对客观世界的三维景物和物体进行形态和运动识别.论文通过采用合理有效的图像处理技术,实现了对目标图像的特征提取,构建了视觉定位系统的平台.从实验结果来看,本系统实现了移动机器人在结构环境下的定位.     

面向COG的芯片识别与定位技术研究

COG是实现液晶模块高度集成化、薄型化的新技术。而芯片识别与定位技术,是开发自动COG邦定机所需的关键技术。基于视觉开发ActiveX组件FVX的功能特点搭建了视觉平台,对COG中待加工的芯片进行识别与定位。通过算法优化,达到了提高芯片识别能力和定位准确性的目的。     

多目视觉与激光组合导航AGV精确定位技术研究

为进一步提高自动导引车(AGV)的定位精度,提出了一种多目视觉与激光组合导航的精确定位方法。该方法首先提出了一种基于双目视觉实时测量的AGV位姿控制技术,通过多目视觉系统来识别导引线侧的多个圆形标识点完成前瞻预判与精准定姿。采用基于代数距离方差校验的改进型最小二乘拟合椭圆算法来确定各标识中心坐标,结合激光扫描与视觉定位信息,采用无迹卡尔曼滤波算法进行多传感器信息融合,最终实现精确定位。实验结果表明:使用该方法后定位精度明显得到提高,控制曲线更为平滑,定位鲁棒性更好,姿态调整精度可达±0.5°,停车定位精度可达±1 mm。     

作动器齿环的机器视觉检测系统设计与应用

基于计算机视觉检测原理,提出了齿环视觉检测系统总体设计方案。根据作动器齿环的结构和质量要求,采用LED背光源的照明方式,通过CCD相机和大远心镜头采集齿环图像,构建了系统的硬件部件,使用HexSight视觉软件对图像进行处理。检测结果表明,该系统能准确判断零件的缺齿、表面瑕疵等缺陷及模具编号信息,系统的检测精度可达0.03 mm,并且结构简单和操作方便,能够满足齿环精密检测的要求。     

IC封装焊头机构接触力分析

针对IC封装焊头机构(bonder)高速运动、精密定位、微接触力的要求,运用虚拟样机技术,建立焊头机构虚拟样机模型.通过虚拟仿真,揭示了焊头部件的运动和动力学规律.为了保证取晶和固晶时的接触力要求,对弹簧参数和焊头与晶圆、引线框架的间隙进行优化.结果表明,焊头的位移控制精度则直接影响到接触力的大小,弹簧刚度则不仅影响接触力的大小,还影响它的稳定几性.     

基于虚拟仪器的弹簧质量检测系统

针对传统弹簧检测方法的不足,开发了基于机器视觉的弹簧质量检测系统。该系统以LabVIEW为平台,结合线阵CCD采集弹簧展开图像进行图像处理和分析,实现了对弹簧表面缺陷的识别和尺寸测量。采用Zernike正交矩方法对弹簧图像进行边缘定位,得到亚像素级的弹簧长度、线径、节距值。试验表明,该系统检测速度快、精度高、可靠性更强。     

显微视觉控制的微型机电转子引线自动化焊接

构建由三自由度纳米平台和显微视觉系统组成的微操作系统,利用纳米平台的特征在视觉空间的运动误差对视觉空间和纳米平台进行局部标定,在此基础上构造优化方程,对视觉空间和图像空间进行全局标定。利用标定的转换矩阵替换卡尔曼滤波器方程中的系数矩阵,用修改后的卡尔曼滤波器控制特征运动,以提高系统的定位精度。利用高压气流定位引线,解决了引线因柔性而定位困难的问题。实验结果表明,系统全局标定后,利用基于位置的视觉控制方法控制特征运动,其定位精度可达27μm,利用卡尔曼滤波器控制特征运动,精度可达5.4μm。气流定位方法可以将引线定位在电阻焊的电极下方。     

基于彩色图像的高速目标单目位姿测量方法

针对风洞分离实验对于视觉测量系统的高精度、大视场、高速的测量要求,提出一种基于单目摄像机的风洞运动目标位姿测量方法。该方法利用单目摄像机进行运动目标位姿信息测量,相比于双目测量方法具有设备简单、视场大的优点。首先提出一种基于靶标特征点相互约束关系的参数优化方法,采用复合式靶标实现摄像机的快速高精度标定;针对目标运动图像处理,提出一种基于图像差叠法和标记点位置估计的图像快速分割与目标定位方法,实现图像特征的快速准确定位;针对单目测量要求及目标运动特性,提出一种基于方向估计标记点布局方式,实现合作标记点的快速识别和提取;最后利用单目视觉原理求解运动目标的位置和姿态信息,通过实验室模拟实验完成了测量系统的精度验证,在1 m×1 m视场范围内,其位移测量精度可达到0.19 mm,俯仰和偏航角测量精度可达到0.18°。     

带线夹变幅杆系统的动态特性分析

建立了IC引线键合机的带线夹变幅杆系统的运动微分方程,以及带线夹和不带线夹变幅杆系统的有限元仿真模型,并对仿真模型进行了动态特征参数分析比较,同时,通过试验模态测试结果分析,仿真结果与试验结果相吻合,验证了建立带线夹变幅杆系统的有限元建模是合理的.     

多窗口实时测距的视觉导引AGV精确定位技术研究

为了提高视觉导引自动导引车(automated guided vehicle,AGV)的定位精度,提出了一种多窗口实时测距的精确定位方法。该方法通过在定位点铺设圆形标识作为定位标识符,首先根据车载视觉系统结构,建立视觉实时测距模型。通过对获得的椭圆图像的几何特征进行提取,并采用基于曲率角估计方法对椭圆边缘精确识别;然后,基于最小二乘拟合直线获取椭圆中心位置。最后,结合采用多窗口图像处理方法,将定位过程分为多个阶段进行,逐步逼近,最终实现精确定位。实验结果表明,该方法能使得视觉导引AGV的定位精度达到2 mm。