A Novel Vision Localization Method of Automated Micro-Polishing Robot

Based on photogrammetry technology,a novel localization method of micro-polishing robot,which is restricted within certain working space,is presented in this paper.On the basis of pinhole camera model,a new mathematical model of vision localization of automated polishing robot is established.The vision localization is based on the distance-constraints of feature points.The method to solve the mathematical model is discussed.According to the characteristics of gray image,an adaptive method of automatic threshold selection based on connected components is presented.The center coordinate of the feature image point is resolved by bilinear interpolation gray square weighted algorithm.Finally,the mathematical model of testing system is verified by global localization test.The experimental results show that the vision localization system in working space has high precision.

面向复杂微装配的宏微视觉单元

针对复杂微装配中视觉高分辨率和大视野难以兼顾的问题,基于无限远成像原理研制了一种宏微视觉单元,通过调配后端的镜筒透镜实现单物镜双通道变倍成像。对宏微视觉单元进行像质评价和精度测试,测试结果表明:在保证工作距离和视野的前提下,宏微视觉单元的测量精度优于0.5μm;测量运动定位的精度优于2μm。最后,利用研制的宏微视觉单元搭建了微装配实验平台,通过在宏成像下姿态调整和微成像下位置对准两步操作,实现了微流控芯片流道和检测光纤的对准连接,表明研制的宏微视觉单元可以胜任同时需要高分辨率和大视野的复杂微装配视觉引导任务。

中小微企业领导韧性赋能团队创新的心源动力机制———基于愿景沟通与团队行为意向

基于社会信息处理理论,建立“韧性领导的社会信息处理过程-团队互动过程”分析框架,揭示韧性领导赋能团队创新的作用机制。对643个中小微企业的团队领导调查研究发现,领导韧性直接正向影响团队的综合创新绩效,并且相较于结果性创新(产品创新及市场创新),更可能影响潜在创新绩效(战略创新、行为创新、过程创新)。机制检验发现,团队行为意向在领导韧性和综合创新绩效之间发挥中介作用,愿景沟通则在领导韧性和团队行为意向之间具有中介作用。就组织环境而言,信任逆境和目标一致性逆境加强了领导韧性与愿景沟通的联系。上述结论揭示了领导韧性作用于团队创新的社会信息处理过程和情感激发过程,这一心源动力机制对促进中小微企业的创新发展具有重要意义。

基于颜色和光流的多注意力机制微表情识别

针对光流法无法充分利用微表情面部颜色信息,导致识别准确率不高的问题,本文提出一种基于颜色和光流的多注意力双流网络方法。首先,提出以CIE Luv色差图的形式,初步提取人脸情感生理特征,弥补微表情光流特征的单一性和局限性;然后,将PAM模块和ECA block并行组合得到轻量化的双注意力模块,提取空间和通道关键特征;最后,设计一种交叉注意力机制以获取颜色和光流混合特征,将其与空间通道关键特征融合用于分类。本模型在实验中采用留一交叉验证法进行评估,在SAMM数据集上的准确率和F1分数分别达到69.18%和67.04%,在CASMEⅡ数据集上的准确率和F1分数分别达到72.38%和70.85%。实验结果均优于目前主流算法,进一步证明本文模型及其模块在识别微表情方面的有效性。

基于单目视觉与激光源倾置的微位移测量系统研究

设计了一种基于单目视觉与激光源倾置的微位移测量系统。首先,根据系统的测量原理,建立了斑点图像中心坐标值与微位移之间的关系,并得出了斑点图像中心坐标值是由纵向位变与切向位变组成的;其次,通过实验发现,当微位移变化较小时,切向位变对斑点图像中心坐标值的影响较大;然后,通过标定实验建立以切向位变为主导的测量函数模型;最后,对该测量函数模型进行了实验验证,并对测量误差进行了分析。实验结果表明:在0~1 mm的位移测量范围内,采用标定的测量函数模型对物体微位移进行测量的最大绝对误差为1.16μm,满足系统测量精度的要求。

时空关联与图注意力引导的微表情识别网络

微表情作为典型非自发表情可以揭示人类的真实意图,在公安测谎、情感识别以及医学辅助诊断等领域有着重要的应用。现有微表情识别方法主要关注面部局部区域肌肉运动,往往忽略了与微表情产生相关的全局区域关联性。针对上述问题,提出基于时空区域关联与图注意力引导的微表情识别网络。网络由时空关联模块和图注意力模块组成,时空关联模块利用AU结合时空图卷积聚合面部全局区域不同节点的时空特征,并使用Transformer Encoder进一步构建面部远距离节点间的区域相关性,用以加强全局区域间的时空联系。图注意力模块以面部局部区域为基础建立图结构,并指导自注意力的运算,从而获得精确的局部区域关联特征。最后将全局时空和局部关联特征相融合用于微表情的识别。在CASME、CASME II、SAMM 3个主流的微表情数据集上进行了实验,分别取得了82.46%、86.59%和80.88%的优秀识别结果。实验结果表明,本文提出的方法与其他方法相比有更好的表现。

基于机器视觉的微小冲压零件尺寸测量

针对一种微小冲压零件人工测量效率低、准确度低问题,提出了基于机器视觉的微小冲压零件尺寸测量方法。首先对系统的测量系统设计进行了介绍,然后介绍了测量方法,采用图像处理软件先对提取的图像进行灰度化、去噪点等预处理,再用Canny边缘检测算法进行阈值分割,以提取零件的轮廓。在这些零件的轮廓处理算法上,提出了一种基于RDP算法的轮廓分割方法进行轮廓分割。在边缘定位上,提出了一种基于卡尺工具的边缘点检测方法来提高各类轮廓的边缘定位准确度,然后采用基于Tukey权重函数的拟合算法对直线和圆弧进行测量得到像素尺寸,最后将像素尺寸通过标定转换为物理尺寸。实验结果表明,该设计对微小冲压零件的测量一致性及准确度较高,且具备较高效率。

金属薄片零件微小变形缺陷视觉检测方法与应用

金属薄片零件常见于新能源汽车电池、精密电子产品装配中的端子连接件,其外形尺寸是否符合要求对成品组装质量至关重要。针对金属薄片零件存在微小变形,影响组装成品质量的问题,以金属薄片装配分析和缺陷检测要求为切入点,研究金属薄片零件微小变形缺陷视觉检测方法,在基于Canny边缘检测的基础上,引入改进的Devernay亚像素边缘技术,实现金属薄片零件边缘关键特征检测,结合并行处理方式进行边缘特征拟合,得到金属薄片零件变形评估数据,最后研发了金属薄片零件微小变形缺陷检测算法,有效提高金属薄片零件检测精度和检测速度。实验结果表明,所提算法的检测精度达到0.01mm,检测平均误差在0.03mm以内,检测平均时间为327ms,满足实际生产过程检测精度的要求。

胶辊微小齿形几何参数在机视觉检测方法研究

针对胶辊微小齿形几何参数无法在机检测的难题,提出一种胶辊在机视觉检测方法,通过合理的测量装置设计,基于机器视觉检测原理搭建在机检测系统。通过直线往复运动机构、摆臂机构及视觉检测机构相互配合的在机视觉检测装置实现胶辊检测。利用该装置获取胶辊图像,通过视觉处理软件依次对胶辊图像进行图像滤波、形态学分析等图像预处理;采用亚像素边缘检测方法进行螺纹轮廓的精准定位,然后利用Harris角点检测算法提取特征点;最后采用最小二乘法分段拟合方法得到胶辊螺纹轮廓,并计算胶辊螺纹齿形的主要参数,判断胶辊的合格性。实验结果证明:所提胶辊齿形几何参数在机视觉检测方法可以实现胶辊齿形的高效高精度检测。

基于图案解析与视觉在线检测的电喷印控制方法

随着柔性传感器的发展,传统加工工艺难以满足其高精度生产要求。电喷印作为一种新兴的微纳加工工艺,在复杂图案加工和高精度加工方面具备明显优势。研发了一种具备反馈功能的电喷印软件控制系统,实现了图案解析和机器视觉的在线监测。首先研究了不同形式打印目标的复杂图案解析方法,进行了响应曲面法设计实验,设计了对应的实时在线视觉监测算法和复杂图案的打印路径的优化算法,建立了电喷印关键工作参数的预测数学模型,并进行了测试分析。结果表明:该控制系统实现了打印过程的自动反馈,显著缩短了工作时间,使得电喷印过程的泰勒锥可准确地按需控制,打印线段相对偏差的统计值由±11%左右,减小至±6%左右,并打印出了最小半径为103μm的液滴和最小线宽为151μm的线段。研究成果为柔性微纳制造工艺提供了更高效、精确的生产方法。

显微视觉系统中自动聚焦技术的研究

在聚焦评价算法的研究中,本文首先对传统的离散余弦变换(DCT)算法和最小核值相似区(SUSAN)算法进行改进,然后结合改进后的DCT算法和SUSAN算法提出一种新的聚焦评价算法,该算法结合频域评价算法和空间域评价算法各自的优点,使聚焦曲线在单峰性,局部极值点和灵敏度等方面与传统算法相比有较大改善。在聚焦窗口的研究中,本文提出一种基于图像子块重要程度加权的聚焦窗口选择方法,该方法以总梯度变化率作为图像子块重要程度因子,将重要程度因子值小于阈值的图像子块视为背景子块,去除背景子块后剩下的部分为聚焦窗口。新的聚焦窗口选择方法能实现动态的区分目标区域与背景区域。

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。

面向生物工程实验的微操作机器人

本文讨论了一台面向生物工程应用的微操作机器人系统的结构、功能和关键技术．首先，给出了它的硬件体系结构和逻辑结构，它由传感系统，控制系统和操作系统组成．其中传感系统由显微镜和ＣＣＤ摄象系统组成．其次，对微操作机器人系统的关键技术进行详细讨论．显微视觉是最主要的一项技术，基于此技术完成了两项功能，即微针的纵向定位和自动寻针．最后，给出了微操作机器人在生物ＰＣＲ反应实验中的一个成功的应用实例，证明了上述系统的有效性．

跨尺度微小型零件的测量与装配

针对跨尺度微小型零件的精密装配中显微视觉视场狭小与零件的特征尺寸跨度较大相矛盾的问题,研究了跨尺度零件的位姿检测技术,基于高、低倍显微视觉单元研制了自动装配系统,系统采用模块化体系结构及先看后动的装配控制模式.提出局部特征拼接法实现了跨尺度零件的定位测量,使用标定尺对系统坐标系之间的误差角进行了标定,采用参考基准法辅助对显微视觉单元切换后的装配基准进行定位.设计测试模板对系统测量精度进行了验证,结果显示高倍显微视觉单元的同轴度测量精度优于1.5μm,平行度精度优于1μm.利用研制的装配系统进行了装配实验,实验结果表明,关键零件的装配精度满足工艺要求.该装配系统可稳定、可靠地完成跨尺度微小型零件的自动装配.

显微视觉系统中自动聚焦算法的研究

针对自动聚焦过程中的聚焦评价函数、聚焦窗口、搜索算法进行了研究。首先改进了Robert函数增加了聚焦评价函数的陡峭度;其次针对固定聚焦窗口无法准确找到聚焦物体的缺点,提出了一种动态选择聚焦窗口的方法,该方法将图像分块,利用不同子块的梯度变化程度区分物体和背景,该方法更具适应性;进而提出了大步长和小步长相结合的爬山搜索算法,经过改进后的爬山搜索算法能更准确地找到焦平面;最后通过自行研发的显微视觉系统验证了所提自动聚焦方案的有效性。

微操作机器人的研究现状与发展趋势

随着科学技术向微小、超精密领域的方向发展 ,机器人所要操作的对象也从宏观领域扩展到亚微米、纳米级的微观领域 .因此 ,由微定位技术与机器人技术结合而产生的微操作机器人是机器人领域的新的研究方向 ,具有广阔的应用前景 .本文总结了国内外微操作机器人领域的发展现状 ,介绍了微操作机器人的结构特点 ,列举了其部分的应用实例 。

微装配正交精确对准系统的设计

针对平板类零件微装配系统设计过程中面临的问题,提出采用正交光学对准机构来实现用人机协同的微装配系统对微小型平板类结构件的高精度装配,并分析计算高精度对准机构模块产生的误差。建立了基于显微机器视觉及正交光学对准的微装配系统平台,用本文提出的方法进行了微装配实验,结果显示本装配系统在装配的一致性与装配效率方面有较大的改善与提高。提出的光学对准方法可有效地用于平板结构的硅微MEMS器件和非硅MEMS器件等集成的复杂微小型异构机电系统的装配,设计的平台具有很好的开放性和可移植性。棱镜正交对准机构产生0.001°的角度误差时,对准理论偏差小于0.98μm,实际实验中微装配平台系统装配精度小于5μm,满足平板类微小型结构件装配一般精度需求。

显微视觉系统的自动聚焦及控制

对自动显微镜的自动聚焦评价函数及聚焦控制策略进行了研究。首先,介绍了频域聚焦函数提升小波变换及时域聚焦函数Sobel-Tenengrad算子,通过将提升小波变换和Sobel-Tenengrad算子有机组合提出了一种新型聚焦评价函数。然后,利用离焦、正焦样本图像对自组织算法进行无监督训练,使用粒子群优化算法加速训练过程,并以经过学习的自组织映射算法作为聚焦控制器。最后,进行了显微视觉自动聚焦实验。实验结果表明:新型组合算子具有单峰性,峰值处变化陡峭,对不同样本、不同倍数物镜均可在正焦位置达到最大值,鲁棒性强;经过学习控制器后平均仅用7.6步即可完成自动聚焦,与爬山法相比,该聚焦算法不仅大大提高了聚焦速度且性能稳定,对每幅输入图像处理、识别时间约为120ms;满足了显微视觉自动聚焦要求,获得了良好聚焦效果。

基于计算机微视觉的鲁棒多尺度平面微运动测量

提出一种将计算机微视觉与鲁棒多尺度运动估计算法相结合的测量微运动的方法。设计一种用于微运动测量的鲁棒多尺度运动估计算法。在该算法中,根据滤波器的不同特性,在多尺度金字塔的不同尺度层采用不同的滤波器估计运动。这种分层估计的方法不但可以提高测量精度,而且可以加快测量速度。分析计算机微视觉测量系统的组成,并对设计的微视觉测量系统进行标定。以精密定位平台为测量对象,采用计算机微视觉与鲁棒多尺度运动估计算法相结合的方法测量了精密定位平台的平面微运动。该方法用于测量2000nm左右的微运动时,最大测量偏差达到了12.5nm。试验结果表明,这种将计算机微视觉与鲁棒多尺度运动估计算法相结合的方法能够实现高精度的平面微运动测量。

基于机器微视觉的微结构平面运动测试技术

为了对MEMS的微结构平面运动特性参数进行提取和分析,基于机器微视觉构建MEMS动态测试系统,提出模糊图像合成技术.在连续光照明下获取微结构运动图像,利用光学检测方法增强模糊特征带,引入亚像素定位技术提取特征结构边缘,最终获得微结构的平面运动特性参数.实验结果表明,该系统测量误差小于100nm,具有较好的测量重复性精度.与现有系统相比,该系统测量原理简单,实现方便,且能满足微结构的测试需求.