基于结构光的大锻件尺寸测量中光条纹中心线提取方法

大型锻件温度高,测量条件恶劣、误差较大,精确的尺寸测量可有效减少加工余量并提高材料的利用率.以高温锻件图像采集方法为基础,双目视觉结合结构光法可用于大型锻件尺寸在线测量.为消除干扰光线对在线测量锻件尺寸的影响,提出通过对单幅锻件结构光图像处理提取结构光条纹中心线的方法.该方法利用结构光条纹在截面上近似高斯分布的特点,首先根据设定阈值在行方向上搜索,并确定结构光条纹及干扰光线的起始位置;其后从起始位置开始沿光条纹在设定范围内搜索,并判断光条纹截面是否近似符合高斯分布以去除干扰光线;最后以结构光条纹起始位置为起点上下搜索,并计算结构光条纹的亚像素中心.实验结果表明:该方法具有计算简单、实现快速、稳定性好的特点,可用于大型锻件尺寸测量中结构光条纹中心线的提取.     

自由曲面多目视觉检测技术

针对双目视觉检测系统在测量中存在的问题，提出了基于三目视觉的检测方法，研制开发了一种与坐标测量机相结合，能够进行强反射自由曲面测量的基于主动视觉的线结构光三目视觉测头。文中阐述了测头的工作原理和几何结构，介绍了三目视觉的立体匹配算法。该方法从理论上解决了双目视觉中存在的误匹配现象，提高了自由曲面的测量精度。     

现场大尺寸测量量值溯源

为了评价大尺寸测量量值的准确性,需要建立大尺寸测量的量值溯源体系．针对研究的大尺寸配对视觉测量网的溯源难题,以激光跟踪仪作为高精度标准仪器,利用四元数空间配准算法将所有视觉传感器测量值统一到激光跟踪仪坐标系下,对其测量值现场原位溯源,并通过空间性能评价实验对激光跟踪仪溯源．实验表明,激光跟踪仪的不确定度为10μm＋0.8μm／m,配对式视觉测量网的不确定度优于0．2mm．应用本文的方法可现场快速对多数大尺寸测量仪器溯源。研制的配对式视觉测量网络满足多数大尺寸测量任务．     

高精度激光点扫描三维测量系统及应用

针对复杂型面刀具的设计要求和结构特点,研究开发了一种基于点采集的高精度非接触式激光扫描测量系统.系统采用高精密点式激光头,通过数据采集与扫描过程的协调控制,数据采集点间距可达5μm,可有效捕捉刀具型面的微细特征.标准试样试验结果表明,该系统的测量精度达到±10μm,整体误差小于0.375%.对直径为2 mm的精密刀具进行测量的结果表明,刀具的复杂突变表面可以得到精确再现.该系统实现了小尺寸复杂型面的高精度测量,在精密刀具等小尺寸复杂型面零件的逆向工程中具有极大的应用价值.     

汽车伞齿轮多目视觉检测系统与算法

针对人工检测汽车伞齿轮表面缺陷与尺寸参数存在成本高、工作量大、检测速度慢且产品一致性差等问题,利用机器视觉技术进行研究,开发了一种集缺陷检测和尺寸测量于一体的伞齿轮多目视觉检测装置。通过构建的邻域均差缺陷提取、圆逼近和快速旋转定位3种高效图像处理算法,解决了伞齿轮齿面多、外形结构复杂、缺陷种类多样等复杂条件下的齿轮缺陷与尺寸检测难题。可检测缺陷包括磕碰伤、裂纹、充填不满、划痕、凹陷与凸起、麻点、花键重复拉削等,可检测最小缺陷尺寸为0.4mm×0.4mm,测量精度为40~50μm,单次检测耗时小于1.3s,检测精度与速度均满足伞齿轮高速自动化生产线的实时在线检测需求。     

视觉测量中基于距离相对约束的优化算法

提出了一种新的基于距离相对约束的优化算法,该算法通过附加视场边缘距离约束条件较好地实现了对透镜畸变的纠正,提高了空间面形测量的精度.利用视场边缘相对控制点间空间距离固定以及像点坐标值残余误差平方和最小构建新的目标函数,并计算相应的法方程,经过数次迭代后可获得测量系统的方位参数和测量点的空间坐标,完成空间物体3D面形测量.对距离控制场的测量实验证明,该算法特别适用于大尺寸面形的测量,在3 m×4 m×1 m的测量视场内,根据该算法建立的视觉测量系统其最大测量偏差小于0.5mm,可满足大尺寸面形的测量要求.     

原木体积非接触测量系统的研究

基于机器视觉测量原理,针对我国造纸原木枝桠材多的特点,采用结构光方法,对运动状态下单根原木体积测量的方法和系统进行了研究开发,实现了原木体积的非接触在线测量.     

多视点三维测量系统的全局标定方法研究

针对线结构光三维测量速度较慢和易发生遮挡问题，开发了一种多视点线结构光三维测量系统．并针对本系统提出了一种简易的基于线结构光的多目视觉三维测量系统全局标定方法，标定过程只需要一块可自由移动的共面靶标，即可将所有摄像机局部坐标系统一到光平面测量坐标系，实现多视点测量数据的自动拼接．实验表明，该方法方便易行，适合现场标定，同时满足系统精度要求．     

基于图像检测的轨距检测算法研究

为实现实时在线轨距测量,建立车载轨距机器视觉检测系统,对该系统所采用的去噪前置处理、精确阈值分割处理和距离变换等算法进行研究.介绍系统的工作原理与构成,并在分析传统光带中心线提取算法的基础上提出基于PNDT的快速轨道轮廓中心线提取方法;采用强对比度拉伸和指数变换的方法进行图像增强,并结合高斯平滑与动态ROI对图像进行快速去噪前置处理;对图像进行精确阈值分割处理,采用距离变换的方法得到轨道轮廓中心线并准确定位轨距测量点.实验结果表明:该系统检测精度满足-1mm~+1mm,实验室测试的合成不确定度最大为0.52mm,图像帧处理时间为14.35ms.轨距机器视觉检测系统可满足实时在线轨距检测对系统检测速度和精度的要求.     

弹芯激光检测技术

针对弹芯的结构特点和检测要求，根据光三角测量原理、激光扫描测量原理、CCD摄像原理，光栅位移测量原理的非接触检测方法，对弹芯尺寸自动测量仪进行了总体设计，其中包括激光扫描系统、激光光三角测头系统、CCD摄像系统、光栅位移测量系统、精密机械系统、计算机控制和数据处理系统等。     

激光基准信标仪光学系统的设计

激光基准信标仪是我们研制的一种新型测量仪器，它利用激光作为准直光，广泛用于平整土地、基础及楼板标定、大型机床的安装，以及安装门窗等各种建筑构件的水平和垂直度的检测.该系统采用的激光发射头为 He－ Ne激光器，功率 2 mW，扫描速度 0～ 12 r/s，准直光束     

机场净空智能监测仪测距和高程精度分析

为满足目前机场净空区障碍物测试需求,将电子经纬仪、激光测距仪和GPS的功能进行整合,研制智能化机场净空监测仪器。根据电磁波脉冲法测距原理以及实际采用的计数频率得出监测仪测距精度;通过对机场净空区内障碍物三角高程测量误差传播规律以及边长误差、垂直角观测误差、折光误差、仪器高及照准点标高的测定误差等各种误差的具体分析,并结合国内外民航组织机场净空区障碍物测量精度的要求,综合分析得出了监测仪高程精度要求。通过分析论证得出测距精度±0.5 m和高程精度±1 m的技术要求,为确定机场净空智能监测仪主要技术参数和选用相应仪器模块提供了理论依据。     

高精度线径动态检测仪的研制

本文提出了一个由氦氖激光器、光学系统、CCD和微机组成的高精度线径动态检测系统。该系统采用激光作为照明光源和CCD高速扫描,通过微机进行测量误差动态修正,具有精度高、成本低、可靠性好、对光学系统要求低等优点。     

一种非接触式结构面产状测量技术原理和数学处理方法

针对传统机械式罗盘接触式测量的应用缺陷,基于激光或红外测距仪测距功能,提出了一种非接触式结构面产状测量方法,阐述了其测量技术原理和数学处理方法,提供了非接触式电子罗盘开发设想.以测距仪安置点为原点,以磁北方向为x轴正方向,建立右手空间笛卡尔直角坐标系;旋转测距仪使测量光束射至待测结构面的3个非共线点,分别记录每支测量光束的垂直旋转角、水平旋转角及测量距离;利用空间向量和几何投影关系定量描述待测结构面倾斜状态,计算出结构面的倾角、倾向和走向.新技术可以实现远距离或难以接触的结构面产状测量,可以有效避免矿物磁性对测量产生的误差,有力地推动了结构面产状测量技术向自动化、数字化方向发展.     

大量程光纤准白光干涉绝对测距技术

提出了一种新型光纤准白光干涉测距系统,系统由定位干涉仪和扫描干涉仪两部分组成,将目标的定位过程和测量过程分开,可实现绝对距离测量。同时,在定位干涉仪中加入光开关和多组已精确标定、具有不同光程差的光纤组,完成两级多次量程倍增,使得系统可只利用短扫描导轨(如200mm)进行大量程(10m以上)、高精度(相对精度可达10~(-5)量级)的绝对测距。     

反射式激光测速系统

设计一种用于气体炮的反射式激光测速系统.该系统不仅可以测量气体炮弹丸的着靶速度,而且还可以测量弹丸速度在碰撞过程中的连续变化.研究了该测速系统在工作过程中的功率衰减特性,分析了影响系统测量精度的主要因素,最后确定了该测速系统的测量不确定度优于1.0%.     

FAST项目中激光惯性融合测量技术的研究

激光测量和惯性测量都可以对物体位置、速度、姿态等物理参数进行测量.其中,激光测量有着测程远、精度高等特点;而惯性测量也有着自主性高,不易受干扰、采样率高等特点.根据FAST项目中对测量的实际要求,分析了在馈源舱动态测量任务中已有的激光测量系统的特点与不足,提出了引入惯性测量系统与激光测量系统结合以达到更好测量效果的方案,并对方案的可行性与实现方法进行了研究.     

沥青路面的线激光测量方法及构造深度

路面构造的测量方法一直是路面抗滑性能研究的重点话题,为了弥补传统路面构造测量技术的精度不高、效率低下且测量范围代表性不足的缺陷,基于非接触式激光三角测距法原理,自主研发了一套超高速线激光测试系统。利用线性插值与空间拟合平面法对采集数据进行处理,有效重构了路面构造的三维形貌。基于传统铺砂法平均构造深度指标(MTD)和平均断面深度(MPD)测量原理,提出三维曲面构造深度计算方法,以改善人工铺砂法测量构造深度的主观性。最后通过几何学方法对比,验证了该计算方法的可靠性。试验结果表明基于面域扫描技术的线激光系统能够大幅度提高沥青路面构造的扫描效率与测量范围,测量数据三维直观,具有很高的应用价值。     

Distance-measuring technology using LD for auto anti-collision

Auto anti-collision technology is one of the main research subjects of automobiles‘ safety technology. Aiming at the key technology of Auto anti-collision, measuring the distance from obstacles, based on the theory of phase laser distance ranging, Laser Diode (LD) distance-measuring system for auto anti-collision has been developed to solve the problem of on-line measuring distance technology in middle to long distance utilizing the good characteristics of LD when modulating its optical intensity and adopting typical kinds of filter techniques in this paper. By theoretical analysis, adopting typical kinds of filter techniques can reduce the interference of strong light, so distance-measuring range can be 0. 5-100 m in daytime or 1-200 m at night. And more, from theoretical analysis and experiment result, it can guarantee the high measuring resolution which can be less than 24. 5 mmutilizing the method of two Laser Diode optical intensity modulating wavelength and complimenting precise calibration and revision. The idea of LD distance-measuring technology is novel and feasible and this technology can be applied in Auto anti-collision.