基于激光对焦图像圆弧检测的机床自动校准设计

为解决数控机床在同轴测试过程中需要耗费过长时间以及计算结果精度偏低的问题,开发一种通过视觉成像系统来实现数控机床进给系统的同轴检测技术,构建可以实现数控机床自主定位的机械控制系统。研究结果表明,在相机像素为500万的情况下,弧分段圆形算法得到的误差均值为0.046 mm,总共所需时间为242 ms,达到实时显示效果。快速圆弧检测算法能够在低相机分辨率条件下经过短时间处理就达到较高的精度,从而提高最终的图像处理精度。应用测试表明,采用本算法所需的响应时间是244 ms,能够对卡盘偏移量进行实时调控,检测得到的误差均值为0.038 mm,最大为0.075 mm,在保证精度要求的条件下大幅缩短了数控机床对准时间。该研究对提高数控机床的加工精度具有很好的实际指导意义,易于推广应用。     

图像处理在高精度对准系统中的应用

阐述高分辨力光刻机的图像对准系统的原理及实现过程。着重介绍图像处理技术在高精度对准系统中的应用。并讨论系统应用中的图像处理算法。     

荧光磁粉探伤自动化检测系统

介绍了如何实现荧光磁粉探伤自动化检测系统。该系统在荧光磁粉探伤原理的基础上,以计算机作为中心控制系统,控制磁粉探伤机和步进电机,同时结合图像处理和机器视觉技术,对工件的金属壳体进行尺寸和缺陷检测。     

基于DSP的在线工件测长系统设计

基于DSP和数字图像处理技术,构建了在线工件测长系统.系统以DSP作为图像处理的核心,利用CCD摄像头采集工件图像,采用中值滤波法进行图像增强,改进的边缘算子检测法实现待测工件边缘识别,针对具体测量对象及条件设计了测长算法,实现了以非接触方式对生产线上矩形工件的实时长度测量,及测量结果的显示和传送.该系统测量准确性高,实时性好,是DSP及在线图像检测技术应用于工业生产现场的一个典型实例.     

中小型金属工件在线检测系统的设计

伴随快速发展的机器视觉技术,利用图像处理技术对工件进行实时在线检测的方法这些年也得到广泛的应用和发展.为了解决工件离线人工检测效率低、精度差的问题,设计了包括上料模块、图像采集处理模块、零件传送模块、筛选模块和控制模块的基于机器视觉的工件在线检测剔除系统.     

基于CMOS和USB2.0的人脸检测系统

人脸检测是在图像中检测到人脸的位置,是当今科技领域攻关的热点技术.提出一种基于CMOS图像传感器和USB2.0的人脸检测系统.该系统利用CMOS图像传感器OV9620和USB2.0主控芯片CY7C68013设计高分辨率数字图像采集系统,由PC机采集图像数据,并对数据进行彩色恢复处理.在此基础上,完成视频图像中人脸的实时检测.文章阐述了该采集系统的软硬件结构设计和人脸检测的算法设计及实现.实验结果表明,该系统采集图像清晰稳定,传输速度为32.6Mbyte/s,图像处理速度为16 frame/s.实现了图像采集和人脸实时检测.     

应用于铁轨平直度检测的激光测量系统的研究

为了能够对铁轨的平直度参量进行精确测量,设计了一种基于自准直原理的嵌入式激光测量系统,其检测系统主要由图像采集和传输模块、图像处理和数据处理模块及激光测距模块组成,系统将接收的光斑图像通过一系列图像处理后,将距离参量和图像参量带入自准直算法中,求得铁轨平直度偏移量,并能够保证其测量精度在0.3mm.结果表明,该系统可以在一定程度上代替传统的轨道测量方法,使得测量过程更加简便、精确.     

SIMD技术在数字图像处理中的应用研究

SIMD处理机特别适合于要求大量高速向量或矩阵计算的场合,数据缓存系统和对准网络是它的关键部件。而图像卷积是图像处理技术中最基本也是最重要的一项技术,本文根据数字图像的卷积定理对数字图像的卷积运算进行了分析,并提出了一种基于SIMD处理机的可变卷积模板的图像卷积处理器的体系结构。该处理器内部包含有接口部件、控制部件、数据缓存系统、对准电路和执行部件等。它的极高效率的数据缓存系统和对准电路成为该处理器最有特色的部分,它从根本上解决了图像卷积中的数据复用带来的CPU重复访问主存储器的问题。实现了卷积模板为3×3的图像卷积运算,从而实现了对卷积计算的硬件加速目的。最后,对这个图像卷积处理器体系结构的性能及其可扩展性进行了缜密的分析。     

用于数字化标定的光纤光栅应变检测系统

在装配过程中因工件不同摆放方式或夹持方式造成表面形变,为了减小其引起基准点、对接位置等的偏差,采用光纤光栅传感器应变检测方法,设计了基于光纤布喇格光栅(FBG)的3维应变场实时监测系统。通过正交结构FBG应变片组实时监测工件的应变场分布变化,并利用ANSYS仿真分析了工件受力后表面形变偏移量分布。结果表明,仿真分析与视觉检测绝对误差为0.72mm,应变检测与视觉检测结果的绝对误差为0.52mm,均在误差范围内; 对比仿真结果、应变检测结果和视觉检测结果,样本偏差为0.19mm。通过建立3维应变场与工件形变偏移量之间关系,实现了形变偏移量补偿并辅助精密装配。该系统在大型工件数字化精密装配中具有重要作用。     

大气激光通信光束同轴对准检测方法

利用大气湍流对光束的扩展、背投成像原理和卡塞格林望远系统,提出了一种适用于大气激光通信捕获、对准和跟踪系统的光束对准检测方法,并对其进行理论分析和实验验证。该方法利用光斑形状和光斑形心位置综合解算光束的横向偏移量和轴向偏转量,解决了一般方法无法分辨出光斑在接收焦平面的移动是由于光束横向偏移还是轴向偏转引起的问题,以及光束横向偏移量无法被精确检测的问题。实验结果表明,该方法可有效地对光束对准状态进行检测,最终实现分辨率为2.2μrad的角度偏转量和分辨率为0.25mm的横向偏移的检测。     

基于轮廓先验约束的复杂异形工件CT成像方法研究

在X射线CT成像检测系统中,复杂异形工件由于结构复杂,散射、硬化等现象较严重,而且在部分投影角度上,由于在射线透照方向上的有效厚度差异大,固定能量的射线剂量与厚度不匹配,投影数据质量较差,传统的CT重建算法得到的重建图像质量低,边缘模糊,无法获取工件的完整轮廓信息.为此文章研究了一种基于轮廓先验约束的复杂异形工件CT成像方法.首先利用双目立体视觉技术获取工件的轮廓信息,根据双目坐标系与CT坐标系间的空间位置关系完成先验图像的配准;然后将轮廓先验纳入到CT重建过程中并结合TV正则化进行轮廓约束重建.实验结果表明,该方法能够有效地抑制伪影和噪声,保留重建图像的边缘,改善重建图像质量,有助于提高复杂异形工件缺陷检测的可靠性.     

印刷电路板自动光学检测系统精确校准

采用图像参考比较法进行缺陷识别的PCB自动光学检测系统对取像精度要求严格,利用机器视觉系统,以PCB圆形基准点为基准对系统进行校准。采用Hough变换检测基准点圆心,为了提高检测速度和精度,对输入图像进行了灰度化、直方图均衡化、高斯滤波和边缘检测4步预处理。Matlab仿真结果表明,该方法检测精度达到1个像素,耗时为毫秒级,实时性好。     

掩模硅片自动对准误差校正算法

为了改善对准精度,对100nm级线宽尺寸建立了掩模硅片自动对准数学模型,应用于同轴离轴混合对准系统的硅片模型、掩模模型以及工件台模型中。掩模硅片自动对准算法决定机器坐标系、掩模坐标系、硅片坐标系相互的位置关系,可很好地校正由掩模硅片引起的平移、线变、旋转、正交性的偏差。     

基于横波衍射法应用激光-电磁超声检测内部缺陷

为了有效评估出工件内部缺陷的深度,提出了脉冲激光激励和电磁超声换能器接收的非接触式检测方法。分析了超声波的烧蚀激励原理,体波作用于缺陷后的衍射现象,以及电磁超声的接收过程。依据横波衍射理论,当电磁超声换能器处于缺陷正上方时,衍射信号的渡越时间将取得最小值,基于此推导了缺陷深度计算公式并讨论了检测盲区。搭建了工件内部缺陷的激光-电磁超声检测系统,先后测量了内部含有圆孔和不同倾角裂纹的工件试样。在固定激励点的前提下,移动电磁超声换能器,观察信号渡越时间的变化规律,以及分析衍射横波的相位特征。提取衍射横波的最小渡越时间并求得缺陷深度值,其相对误差均在±3之内。实验结果表明,激光-电磁超声检测方法能够有效测量出缺陷深度,可作为接触式压电超声检测技术的一种补充方案,应用于无法满足耦合条件的场合。     

基于涡流脉冲热成像的焊缝表面多缺陷检测

焊缝表面气孔缺陷的存在减少了工件的有效截面积,降低了工件抵抗外载荷的能力,严重时会导致工件断裂,为此提出一种基于涡流脉冲热成像技术的焊缝表面多缺陷检测方法。首先,采用一种新型电磁传感器结构,通过涡流脉冲热成像原理对不同直径和深度的碳钢缺陷进行检测,并分析了图像序列中缺陷区域与非缺陷区域的温度信号;为了提高该检测系统的灵敏度,采用主成分分析方法对图像序列进行图像重构,增强原始图像中缺陷特征。最后,通过实验验证了该方法,实验结果表明该方法能够减小焊缝边缘效应的影响,实现对焊缝表面缺陷的大面积检测,并为红外热像仪提供一个开放的视野。     

基于球心拟合的多边激光跟踪系统自标定方法

随着大尺寸工件和设备的制造加工以及装配的精度要求提高,对工件加工装配过程进行测量的测量系统精度要求也有所提高。多边法激光跟踪三维坐标测量系统只利用距离测量数据解算空间点坐标,能够避免激光跟踪仪角度测量带来的误差。文中提出了一种通过在跟踪仪测头挂载夹具进行球心拟合来获取跟踪仪测量原点的方式进行系统自标定,并辅以移站的方式,可使用两台激光跟踪仪构建四站多边法激光跟踪三维坐标测量系统。另外,文中还尝试了三站系统的构建。实验证明,四站系统将对标称长度1000.943 mm位于约20 m处的标准尺长度测量误差由最大110 μm减小至28 μm,三站系统将对标称长度969.045 mm位于约7.5 m处的标准尺长度的测量误差由最大67 μm减小至21 μm,相较于单台跟踪仪提高了精度,相较于传统多边系统降低了测站数量和成本,能够在工业现场实现高精度三维坐标测量。     

大间距空间角度测量技术进展及分析

角度测量广泛应用于工业生产和国防军事领域,介绍了大间距空间角测量技术研究进展并对典型测量设备进行了分析。提出了一种基于机器视觉的动态角测量方法,利用高精度两轴伺服系统识别跟踪远处场景中的十字分划靶标,利用图像处理算法实时计算跟踪偏移量并传递给两轴伺服系统进行高低、方位角度修正。通过构建被测对象、合作目标和角度测量传感器三者之间的角度坐标系传递模型,实现了武器系统调炮精度检测。另外也可用于光电桅杆偏移量及火炮身管晃动量检测,具有精度高、成本低等特点,适合于外场条件下大间距空间角测量。