基于线结构光扫描的烟支表面缺陷检测方法研究

在烟支表面缺陷检测时,为解决传统二维图像方法无法获得深度信息的问题,提出一种基于线结构光传感器旋转扫描的检测方法。烟支在两同向辊轮的旋转带动下实现自转,通过线结构光视觉传感器获取物体轴向轮廓线,使用随机采样一致性拟合轮廓线,通过计算原始点到拟合轮廓的距离判断缺陷点。选取某品牌烟支在检测过程中得到的原始数据,其中多组样本的Kappa值均达到0.97,重复性达到99.3%。研究为烟支缺陷检测提供参考。

基于线光源传感器的滤棒长度在线测量系统

为提高滤棒长度控制精度,以KDF4滤棒成型机组为研究对象,基于线光源成像原理设计了一种滤棒长度在线测量系统。该系统包括长度测量、数据处理及控制、人机交互三大模块,采用图像传感器的边缘检测技术测定滤棒两端的投影位置,并通过PLC对采集到的信号进行计算转化,实现了对高速运动中滤棒长度的快速检测。测试结果表明,在滤棒成型机组高速生产状态下,系统检测误差小于±0.03 mm,标准偏差小于0.015,符合滤棒长度的在线检测要求,有效提高了滤棒检测精度和生产效率。

基于空间直线约束的焊接机器人手眼标定

视觉传感器与焊接机器人的标定是焊接智能化应用中的重要问题,针对末端夹持线结构光传感器的焊接机器人,提出了一种基于空间直线约束的手眼标定方法.首先任意变换机器人位姿使线结构光传感器投射出的光平面与标定模板相交,然后通过特征点提取算法提取出线结构光与直线的交点,并基于直线约束建立了非线性优化模型,最后结合罚函数法与改进的Powell算法同时求解传感器位置与方向参数.基于上述方法进行了一系列试验,结果表明,该方法通用性强,适合现场标定,有效的提高了标定精度,标定精度在0.2 mm以内.

一种多线结构光测头的误差补偿方法

针对在多线结构光测量系统中光平面不等距和不平行引起测量误差的问题,提出了一种基于标准三角块的误差补偿方法.通过分析测量误差产生的原因,建立了光平面平行度、光平面间距与测量误差之间关系的数学模型,将测头产生的结构光条投射到一个标准三角块斜面上,利用三角块斜面的几何变换能力将光平面平行度、光平面间距的信息转换到系统可以进行精确测量的光平面当中.通过CCD采集和数学计算,可以得到准确的各光平面平行度和光平面间距的误差数据,并根据得到的误差数据对测得的原始数据进行补偿修正,由实验证明了该方法在对阵列式多线结构光测头结构误差补偿后,测量得到的数据精度可以提高约40%.

载人潜水器的深海地貌线结构光三维重建

针对深海环境下通过视觉方法难以实现地貌的大范围、高精度三维重建的问题,提出一种基于"蛟龙号"载人潜水器的线结构光法深海地貌三维重建视觉传感器的设计方案。根据线结构光三维重建的原理,首先改进了Steger算法,实现了快速、精准的激光条纹中心线提取;然后利用直接标定法求解出地形特征的二维空间坐标,并克服了图像畸变对重建的影响;再将获得的二维点云与多传感器数据融合,跟随潜水器坐标实时计算偏移量,并根据传感器位姿变化对图像矫正,最终获得地貌的三维点云数据。根据重建原理设计了视觉传感器的软硬件系统,并搭建了实验模拟平台来验证方案的可行性。通过水下实验可以实现对模拟地貌的完整重建,精度达到96.9%,符合重建要求。

混药浓度在线检测装置的设计与实验研究

根据不同浓度溶液透光率不同,设计了一种混药浓度在线检测的装置。采用发光二极管配合灯罩的光源,线性CCD传感器作为光强接收装置,制作了透明长方体检测流道以及相关配套电路。在流量为3.2L/min、4.0L/min、4.8L/min时得到透射光灰度值与浓度拟合曲线,并进行了在线检测混药浓度装置性能的实验,用测量浓度和用烘干法所得浓度进行对比,偏差均小于等于0.045 6g/L,相对误差均小于等于9.575%,能够实现混药浓度在线检测。

一种基于运动的线结构光视觉测量系统标定方法

针对船体分段数字化测量提出了一种基于直角坐标机器人的线结构光视觉测量系统。通过控制机器人的运动,安装在其末端的线结构光视觉传感器对固定的平面靶标成像,实现了摄像机坐标系与机器人坐标系位姿关系标定;同时利用交比不变性原理获取平面靶标上的特征点坐标,完成了结构光平面参数的标定。该方法易于实现,通过对已知的标准工件进行测量实验,证明提出的标定方法是有效的,能够满足船体分段数字化测量的精度要求。

光强正交调制型位移传感器的数学模型与误差分析

针对传统光学位移测量方法对环境要求高和制造精度难以提高等问题,提出了一种以交变光场为测量媒介的新型线性位移检测方法。基于提出的方法,设计了一种光强正交调制型位移传感器。该方法采用基于光强正交变化的两路电驻波合成电行波信号,通过对行波信号时间先后的测量实现空间位移的测量。为了深入理解传感器的传感机理,推导了传感器的测量模型,分析了与传感机理相关的关键因素对测量误差的影响。根据测量原理和测量模型的理论分析,研制出传感器原理样机,通过实验测试了各种关键因素对测量误差的影响,并进一步优化设计了传感器结构与参数。实验显示,优化后的传感器在108mm测量范围内的测量精度达到±0.5μm,是一种新的无需精细刻划的位移检测方案。

基于PID温控技术的固体线膨胀系数测量实验

利用PID温控技术,对传统的光杠杆法测量固体线胀系数实验装置进行了改进,提高了测量结果的精确度。

光纤布拉格光栅传感器网络映射算法研究

采用目前方法获取光纤布拉格光栅传感器网络映射结果时,存在映射效果较差的问题。为此,提出了光纤布拉格光栅传感器网络映射算法研究的方法。首先对光纤布拉格光栅传感器的传感原理进行分析,并以分析结果为基础,建立基于BP神经网络的网络映射问题模型。通过对该模型内的节点综合能力和影响因子进行分析,获取有利于光纤布拉格光栅传感器测量性能的优化结果。将两组传感器优化结果分别代入虚拟网络映射模型中,利用模型的节点可靠感知性原理,实现光纤布拉格光栅传感器网络映射。实验结果表明,所提方法在小规模场景下的通信请求率和平均计算请求率分别为87%和16%,在大规模条件下的平均通信请求率和平均计算请求率分别为91%和9%,表明所提方法的网络映射效果较好。

基于精密零件机器人视觉测量系统的目标自动对准方法研究

线结构光传感器与被测特征圆孔处于最佳工作距离及最适姿态时,才能实现较高精度的孔心空间三维坐标测量,现阶段在不增加辅助设备,仅依靠传感器本身,没有有效办法实现线结构光传感器最佳测量位置及姿态的调整,所以本文提出一种基于圆孔边缘图像清晰度的自动姿态对正方法。在传感器姿态对正被测特征孔后,台阶面上两孔孔心距的测量误差<0.1mm,验证了本文方法的有效性。

同光源双光路位移传感器研究

本文提出了一种基于偏振光检测的新型直线位移传感器方法 ,同时着重讨论了一种基于光反馈原理及法拉第旋光效应的光源稳定化方法。文中的设计方法采用双光路结构 ,避开了灵敏度过低区域 ,使得传感器能够实现连续大量程的测量 ,并有光机电结合、结构简单。

线结构光传感器的静态性能测试研究

针对线结构光传感器各项静态性能参数对其测量精度影响的问题,设计了一套线结构光传感器静态性能测试方案。在高精度移动平台上使用二级量块、纳米定位台和激光干涉仪,对传感器的重要静态性能参数,如稳定性、重复性和线性度进行了分析,量化了各项静态性能参数对传感器测量精度的影响;以二级量块的工作面作为传感器测试试验的测量表面,结合高精度移动平台实现了传感器全测量区域的测试;使用激光干涉仪对移动平台的定位误差进行了补偿,提高了测量结果的可信度。研究结果表明:传感器需1 h的时间进行稳定来保证测量精度,其测量区域的中部重复性最佳,该区域重复性均值为0.418μm;传感器线性度对其测量精度影响最大,由传感器非线性引起的误差最大为11.2μm。

巧用智能手机光传感器测量金属的线膨胀系数

为了解决干涉法测金属线膨胀系数实验中因人眼观察条纹变化数目容易误读的问题,本文巧用智能手机光传感器感应干涉条纹中心点的明暗变化,并用Sense-it软件实时记录数据并生成"亮度-时间"图像,通过数图像中波峰或波谷个数的方法来得到干涉条纹的变化数目,从而精确地测出金属的线膨胀系数。

酞菁化合物光电导材料的研究与开发

酞菁类化合物是一类新型的有机光电导材料。综述了酞菁化合物及其衍生物在感光元件、LB膜、太阳能光电池、非线性光学等方面的应用研究概况。