基于机器视觉的微小型零件精密装配

基于机器视觉的精密装配是实现微小型零件自动组装的重要方法.所研制的基于机器视觉的自动装配系统解决了某小型产品装配中的关键问题,其中包括待装配的零件尺寸相差大、形状和特征多样、表面质量差别较大、需要同时保证组装的位置精度和形位公差等.采用Canny边缘提取、圆的最小二乘拟合、轮廓提取、质心主轴计算、图像拼接等方法实现了待装配零件的识别定位,通过设备坐标系统的转换保证了小型零件的精确装配.实验结果表明装配精度小于40μm.     

精密微小型零件自动装配系统显微机器视觉的照明自动优化

为了在微小型零件装配过程中始终获得质量最佳的零件图像,对显微视觉照明光强的自动优化问题进行了研究。为实现对零件的轮廓边缘与表面细节的照明,基于同轴光源与环形光源开发了照明自动控制系统。对比分析了四种图像质量评价函数的照明优化性能,提出了基于Roberts梯度和函数的图像质量评测方法,并应用于研制的装配系统。装配实验结果表明,光强优化过程快速准确,光强优化后目标边缘的对比度显著增强,消除了零件误识别现象,满足微小型零件高精度装配自动化的要求。     

微小型零件自动装配的软件设计与实现

针对微小型零件的装配问题,搭建了四轴微装配系统,利用VC++平台开发了微小型零件自动装配软件,实现了可视化人机交互式装配.微装配系统软件设计模式采用分层架构的思想,通过分析类和对象的关系,采用创建类的方式封装了微装配软件系统架构的主要模块.软件模块包括运动控制、气动控制、图像采集与处理、模板数据管理、示教再现以及相机标定.采用面向对象的方式实现了各个模块间的数据交换,创建了机器视觉与示教再现相结合的自动装配控制模式.装配测试表明:该系统运行平稳,装配过程中无需人工干预,可以很好地实现不同尺寸微小型零件的自动装配;软件具有很好的重复性、人机交互性和稳定性.     

用于跨尺度测量的DMD控制策略研究

为了测量被测物面的微观特征量及这些特征量间的关系,提出基于数字微镜器件(DMD)的跨尺度测量方法,研究针对DMD的控制方法及基于DMD的测量策略,在不对测量系统硬件做任何修改的前提下,仅通过软件编程实现对DMD结构光参数的改变,理论上可实现从0.1μm到1 mm的跨尺度测量。搭建了基于DMD的跨尺度测量平台,实验结果表明,轴向测量精度与横向分辨力均可达到微米级,可实现对表面微观结构的快速扫描。该方法可以较好地解决目前诸多表面形貌测量中存在的多尺度问题。     

面向机箱标准件装配质量局部特征的智能检测技术

标准件装配质量包含零件类型、位置偏差、姿态偏差等多个指标,还具有部位多、类型复杂的特点,该文提出基于装配局部特征的检测模板结合机器视觉的产品装配质量智能检测方案。首先,分析鉴别产品质量需从类型、位置、角度方面进行检测,还须结合装配公差要求,研究标准件局部特征检测方法;其次,通过标准件局部特征检测对装配部件进行快速准确定位、利用数学模型进行鉴别,结合SURF算法确定主方向及特征点,实现标准件装配质量的快速智能检测;最后,构建机箱标准件装配质量检测装置,对多个不同型号ADLINK嵌入式机箱进行试验。结果表明:与全局检测相比,使用标准件装配质量的局部特征智能检测技术,检测时间可缩短86.31%,实现零漏检,识别正确率达100%。     

线激光扫略的白车身装配特征机器人在线检测技术研究

为实现白车身装配特征位置参数的在线检测,监控和保障白车身焊接尺寸质量,研制了一种基于线激光摆动扫略的白车身装配特征机器人在线检测系统.提出了摆动式线激光单目视觉传感器的测量系统方案和传感器参数标定方法及传感器摆动运动标定方法;分析了传感器摆动采集光刀图像的特点,进而提出了面向孔槽、柱状类装配特征的光刀点云提取算法及位置参数计算方法;进行了系统集成,开发了在线检测系统,并展开工程应用验证.验证结果表明:本技术实现了对白车身各类装配特征快速、精密、稳定的检测.     

基于对偶四元数的单目视觉目标位姿测量

目的在机器人视觉应用领域中,为控制机器人能够完成焊接、搬运、跟踪等任务,需要确定摄像机与目标之间的相对位姿关系,提出一种目标位姿测量方法。方法利用单摄像机获取目标特征,坐标变换参数表示为对偶四元数的形式,同时计算旋转矩阵和平移向量,构建位置向量和方向向量的测量值与模型值之间的误差方程,利用Hopfield神经网络实现拉格朗日乘子法,求解目标位姿最优解。结果利用Matlab软件平台,选择SVD,DQ以及文中算法进行比较,仿真实验结果表明,基于Hopfield神经网络和对偶四元数的位姿测量算法计算出的位姿参数误差最小。随着测量点数量的增大,文中提出的算法精度更高。结论对偶四元数同时求解位姿变换矩阵的旋转分量和平移分量,可消除计算误差,基于Hopfield神经网络和拉格朗日乘子法,可快速准确地计算,并收敛至目标位姿最优解。     

基于曲率自适应的航空零件法矢量测量研究

现有的法矢量测量技术无法满足测量准确度和实时性的双重要求,法矢量计算方法不能适用于不同曲率的曲面。利用双目立体视觉,本文提出了一种基于曲率自适应的法矢量测量方法。首先,在双目立体视觉的基础上,基于变曲率曲面特征建立制孔区域曲面模型,提出投影点的布局方法;然后,基于三维重建的投影点数据,提出了基于曲面曲率自适应识别的法矢量计算方法;最后,针对小曲率曲面样件的测量结果,与三坐标测量仪测得的法矢量进行对比,用以验证本双目视觉测量方法的精度。实验结果表明:该方法测量法矢量误差为1.6°。该方法可有效提高法矢量测量的准确度,满足大型航空零件现场测量的工程要求。     

基于部分集成局部特征尺度分解与拉普拉斯分值的滚动轴承故障诊断模型

提出了一种基于部分集成局部特征尺度分解(Partly ensemble local characteristic-scale decomposition,PELCD)、拉普拉斯分值(Laplacian score,LS)特征选择和基于变量预测模型模式分类(Variable predictive model based class discrimination,VPMCD)的滚动轴承故障诊断模型。PELCD是新提出的一种基于噪声辅助数据分析方法,克服了局部特征尺度分解的模态混淆问题,与传统的基于噪声辅助数据分析方法相比有一定的优越性,论文将其应用于滚动轴承振动信号的预处理。之后提取振动信号PELCD分量的时域和频域统计特征及振动信号的时频联合域特征;同时为了降低特征向量维数,提高诊断效率,采用LS优化特征向量。再将优化的特征向量输入到VPMCD分类器进行训练和测试。滚动轴承实验数据分析结果表明该模型能够有效地诊断故障程度和故障类型。     

精密微小装配中的传感器与测量技术

装配是高性能精密微小器件或产品制造过程中的关键环节,由于零件及其关键结构的尺寸微小,微小装配必然是基于传感器与测量技术的精密装配。在微小零件装配过程中,需要精确测量待装配零件之间的相对位置和姿态的偏差,控制配合零件之间的接触力或接触状态。首先对用于精密微小装配的传感器技术进行了概述;然后结合精密微小装配中的应用需求,对机器视觉、力觉等主要传感器与测量技术进行了综述,并分析了精密测量与装配控制的技术与方法,旨在对精密装配相关的技术开发、装配设备研制提供参考和借鉴。     

光电半导体封装测量系统能力分析方法研究

为了提高半导体封装分箱工序的质量水平,有必要对测量系统进行：分析与研究。在深入分析光电半导体封装过程中的测量系统特征的基础上,建立了基于属性GR＆R的测量系统能力分析模型和方法,并通过实例进行了验证。     

Measurement of the noise parameters of semiconductor devices

Methods of measuring the fundamental parameters of the low-frequency noise of semiconductor devices are considered and versions of instruments for monitoring the noise characteristics of microcircuits, discrete transistors and other semiconductor devices are suggested. __________ Translated from Izmeritel’naya Tekhnika, No. 12, pp. 46–49, December, 2006.     

飞机大部件位姿调整的关键测量特征点误差控制权值计算方法

为了实现飞机大部件的最佳位姿调整,基于层次分析-误差评定组合方法,研究了一种应用于综合评估数字化装配中关键测量特征点的误差控制权值的计算方法。采用引入权值的最小二乘法求解大部件位姿调整量,提高装配精度。通过层次分析(AHP)方法确定关键测量特征点主观权值,误差评定法确定关键测量特征点客观权值,两者结合综合评定关键测量特征点权值。以最小装配误差为优化目标,利用权值实现多个关键测量特征点的误差分配优化。实例分析中,将超差的对接交点误差由1.23 mm降低到了0.72 mm,满足各个测量点的容差要求。以奇异值分解算法求解目标优化初值,采用牛顿法迭代求解,得到部件的最优位姿,并以中后机身对接为对象分析验证权值分配的合理性。     

Manufacturing of GLARE Parts and Structures

GLARE is a hybrid material consisting of alternating layers of metal sheets and composite layers, requiring special attention when manufacturing of parts and structures is concerned. On one hand the applicable manufacturing processes for GLARE are limited, on the other hand, due to the constituents and composition of the laminate, it offers new opportunities for production. One of the opportunities is the manufacture of very large skin panels by lay-up techniques. Lay-up techniques are common for full composites, but uncommon for metallic structures. Nevertheless, large GLARE skin panels are made by lay-up processes. In addition, the sequences of forming and laminating processes, that can be selected, offer manufacturing options that are not applicable to metals or full composites. With respect to conventional manufacturing processes, the possibilities for Fibre Metal Laminates in general, are limited. The limits are partly due to the different failure modes, partly due to the properties of the constituents in the laminate. For machining processes: the wear of the cutting tools during machining operations of GLARE stems from the abrasive nature of the glass fibres. For the forming processes: the limited formability, expressed by a small failure strain, is related to the glass fibres. However, although these manufacturing issues may restrict the use of manufacturing processes for FMLs, application of these laminates in aircraft is not hindered.     

几何量数字化测量方法与装备的现状及发展趋势

几何量数字化测量方法与测量装备的发展对制造业影响深远,随着测量任务的多样化与复杂化,对几何量数字化测量方法与测量装备的要求越来越高.本文以现有的典型测量系统为例,根据传感单元工作原理的不同对这些测量系统进行了分类,分别介绍了激光跟踪仪、激光雷达、激光跟踪干涉仪、移动空间坐标测量系统、室内GPS、数字摄影测量系统的数学模...     

室内空间测量定位系统网络布局优化

室内空间测量定位系统(wMPS)是一种采用光平面交会的分布式大尺寸室内空间坐标测量系统,在众多影响其测量定位精度的因素中,发射站的网络布局直接影响着系统测量精度和使用效能。为优化系统的网络布局,本文从该系统的测量方程入手,提出了测量矩阵的条件数是衡量多平面交会优劣的量化指标,并建立数学模型,以此为优化目标,采用遗传算法作为优化工具,实现了指定测量空间下最优网络布局。最后设计了实验进行验证,实验结果表明该方法能有效提高测量精度。     

Position- and Orientation-Controlled Growth of Wulff-Shaped Colloidal Crystals Engineered with DNA

Colloidal crystals have emerged as promising candidates for building optical microdevices. Techniques now exist for synthesizing them with control over their nanoscale features (e.g., particle compositions, sizes, shapes, and lattice parameters and symmetry); however, the ability to tune macroscale structural features, such as the relative positions of crystals to one another and lattice orientations, has yet to be realized. Here, inspiration is drawn from epitaxial growth strategies in atomic crystallization, and patterned substrates are prepared that, when used in conjunction with DNA-mediated nanoparticle crystallization, allow for control over individual Wulff-shaped crystal growth, location, and orientation. In addition, the approach allows exquisite control over the patterned substrate/crystal lattice mismatch, something not yet realized for any epitaxy process. This level of structural control is a significant step toward realizing complex, integrated devices with colloidal crystal components, and this approach provides a model system for further exploration in epitaxy systems.