光切面法的电力钢管塔法兰肋板焊缝三维重构

针对电力钢管塔法兰肋板自动焊接中焊缝引导问题,提出一种基于线激光光切面的肋板焊缝三维重构和测量方法。构建面阵相机和线激光测量平台,采用张正友法标定测量模型,建立光平面上点空间坐标和相机图像坐标对应关系。对实物进行光切面扫描实验,通过测量模型求解对应点空间坐标,基于Visual Studio平台对空间点云三维重构,采用随机采样一致性(RANSAC)迭代法实现肋板所在平面的点云分割,基于法线及k邻域搜索结合的点云边缘提取算法进行边缘提取,以采样点与其k邻所对应投影点连线的最大夹角为判定原则提高点云边界识别精度,最后设计基于统计滤波点云筛选原则实现各目标焊缝的分割。实验结果表明,光切平面测量模型标定后相对误差≤1.46%,焊缝拟合后长度最大绝对误差0.97mm,相对误差≤1.29%,该方法可同时提取两条目标焊缝,具有高效率、低成本等特点。

种子植物不同毛被和质地的叶片制备改进方法研究

为了改进一种适用于毛被特征和质地均不同的叶表皮特征观察的种子植物叶表皮制片方法,选择具有纸质叶和革质叶代表性的6种种子植物为研究材料,在稀硝酸和冰醋酸混合物中浸泡并搅拌使叶表面毛被(或鳞片)脱离,然后在冰醋酸和双氧水混合物中分离上、下表皮,再用乳酸透明后用1%番红染色,封片后用光学显微镜观察叶表皮特征,并将其与扫描电镜特征比较分析。结果显示:(1)数码相机拍照观察叶上表面可看出,2种质地6种植物叶片上表面均比较光滑,无毛或无明显的毛被;体视显微镜观察叶下表面可看出,薄荷叶和车前叶都较为平整无非腺毛,野艾蒿叶密被蛛丝状绒毛,胡颓子叶密被鳞片,山楂叶可以看到各级网脉,枸骨叶可以看到“黑点”状的下陷气孔。(2)改进叶表皮制片方法能有效去除纸质叶和革质叶叶表面的毛被或鳞片,并分离出上、下表皮,能够清晰观察到扫描电子显微镜下观察不到的叶表皮特征,包括表皮细胞形状、垂周壁式样、腺毛和气孔类型等。(3)对于角质层厚的革质叶和毛被(或鳞片)厚重的纸质叶或革质叶,扫描电子显微镜分辨率高,可以清晰观察到角质层或蜡质层颗粒和毛被或鳞片的纹理,但无法观察表皮细胞垂周壁式样和气孔类型;光学显微镜可以观察到表皮细胞垂周壁式样、气孔类型、毛被类型等特征,但无法观察到角质层或蜡质层颗粒和毛被或鳞片的纹理。可得结论:叶表皮制片新方法可以较好地分离纸质叶和革质叶的上、下表皮,从而获得理想的叶表皮制片,能够清晰观察叶表皮特征。

金属表面轮廓的线结构光测量研究

为研究线结构光法在测量金属表面轮廓时所能达到的测量精度和影响因素,首先对线结构光测量仪的性能进行了分析,然后完成了对金属样块表面轮廓的测量实验,并与同属光三角测量原理的光切法进行了对比。结果表明:线结构光测量仪的线性度、分辨率和重复测量精度都比较高,能实现微米级的位移测量。但受激光散斑噪声和金属表面反光等因素的影响,该方法的轮廓测量精度大于10μm。而光切法的轮廓测量精度接近微米级。因此,结合光切法的优点,在保证测量范围和工作距离的前提下,设计能投射无散斑高质量光条的光路结构,可以进一步提高线结构光法的轮廓测量精度。

三维轮廓光切法测量的图像获取及处理

介绍了基于光切法的脚型三维轮廓测量原理 ,针对多CCD光切测量系统组成 ,提出一种使用中轴跟踪和改进测偏原理相结合的高精度提取轮廓光带中心线的新方法 .详述了光切面轮廓图像的提取及处理过程 ,并通过对提取中心线的坐标变换 ,获得了完整的脚型断面轮廓数据 .实验结果表明该方法处理效果令人满意 .

粗糙金属表面光条中心提取方法

为了精确提取粗糙金属表面的光条中心,提出了一种基于光切法的光刀条纹中心提取方法。从图像形态学角度出发,分析了图像的噪声来源,利用图像增强处理将噪声转化成颗粒状形态,并保持有效光条的连续条纹状特征。然后,通过对图像连通区域面积计数,分割噪声和有效光条信息,将得到的二值化光条图像作为掩模板,与原图像相乘来复原光条图像的灰度信息。最后,应用灰度重心法对已去噪的光条灰度图像进行中心提取。实验结果表明,提出的方法可使提取的光条中心全部落在光条位置区域。对噪声较多的直线条纹区域进行的中心提取显示,此方法的平均误差为0.337 5个像素。

脚型三维轮廓测量技术研究及系统实现

描述了一个基于光切原理的多CCD脚型三维测量系统,介绍了系统的测量原理以及扫描控制系统的设计。该系统采用三台CCD从不同角度采样脚型,对光带图像进行分割、平滑等一系列处理,通过坐标变换后获得了脚型完整断面轮廓数据。采用标准圆柱体对系统进行了性能测试,测量误差小于0.5%,实验结果表明该系统具有良好的实用性。

三维形貌测量的扫描相移法研究

物体三维形貌测量中常用的光切法的主要优点是易于实现扫描测量大型物体表面 ,缺点是光刀中心位置难以精确确定 ;相移法的主要优点是可以用较宽的光栅提高测量的灵敏度与准确度 ,具有测量速度快和较好的抗静态噪声的能力 ,缺点是当待测范围较大时 ,采集图像的像差较大 ,不利于大型物面的测量 将这两种方法有机地结合起来 ,取长补短 ,提出了一种扫描相移法 实验结果表明 ,这个方法不但适用于长形大物面的形貌检测 ,而且又大大地减少了图像采集系统畸变误差的影响 。

表面粗糙度光切显微镜测量系统的研制

以光切法测量原理为基础,采用CCD摄像头和传统光切显微镜,使用VC开发工具和图像处理技术开发了一套材料表面粗糙度测量系统。根据光切显微镜下材料表面粗糙度图像有明显方向性的特征,使用旋滤波方法对图像进行预处理,并与传统的几种滤波方法进行了比较,同时讨论了滤波窗口的大小和切线方向采用的滤波方法对粗糙度测量结果的影响。该测量系统能够测量新国标中的全部参数,并能进行在线测量。介绍了系统的标定方法,对影响测量精度的主要误差因素进行了分析,并对算术平均偏差Ra为3.2μm的标准粗糙度比较样块进行了测量,测得的结果是:Ra约等于2.93μm,相对误差约为-8.5%,低于该系统的示值允许误差。

轮对外形轮廓检测中摄像机系统的标定算法

基于光截图像测量技术的轮对外形尺寸动态检测系统中,CCD摄像机拍摄的车轮外形图像畸变严重。本文分析了造成图像畸变和失真的原因,设计了二次、三次、四次标定模型,利用标定棋格图定性比较了各种标定模型的标定效果,确定了适合本测量系统的标定算法。针对该标定算法,定量分析了视场中心区域和视场边缘区域的校正效果,并对实际测量中获得的高速动车组车轮外形轮廓光截图像进行了校正,定性展示了校正前后的效果。现场试验表明,本文提出的标定算法取得了很好的效果,标定精度达到0.1 mm,满足轮对动态检测需要。

基于光切法的葡萄硬枝嫁接切削面粗糙度图像检测算法

为了实现葡萄硬枝嫁接苗木切削面粗糙度的检测,该文基于光切法测量原理,搭建了切削面粗糙度图像检测系统,研究了特征提取的图像检测算法。为获取较长的取样长度,采用了图像拼接技术,并提出了一种自动制取匹配模板的方法,拼接算法测试结果表明:每多拼接一幅粗糙度特征图像,运行时间平均增加1.104 s,取样长度平均增加1 131.77μm;采用了模糊集合理论对拼接后的粗糙度特征图像进行灰度变换,可以有效保证图像分割后单侧边缘的完整;采用了人机交互的方式对粗糙度特征二值图像像素进行区域操作,可以滤除因切削面自身含有的导管腔、管胞腔而导致的缺陷轮廓,从而提高粗糙度计算的准确度;提出了一种逐列遍历图像提取单侧边缘的方法,通过对单侧边缘进行计算,可以得到粗糙度高度参数Ra与Rz的值。将该粗糙度图像检测算法与基恩士VK-X200形状测量激光显微系统进行了粗糙度检测对比试验,结果表明,该文提出的粗糙度图像检测算法测得Ra的相对误差为6.73%,在测量误差允许范围内,该文基于光切法测量原理的图像检测算法,用于检测葡萄硬枝嫁接苗木切削面粗糙度,具有较高的精度和良好的可行性,为进一步研究切削参数对切削面粗糙度以及对苗木嫁接成活率的影响提供了技术支撑。

脚型三维曲面测量技术

提出了一种新的三维曲面测量方法 ,利用激光片光对脚进行光切 ,在脚的某一个截面上形成封闭光带 ,用 3个CCD摄像机对截面光带成像 ,可一次获得脚的某一个截面的二维轮廓信息 ,再沿光切面的垂直方向步进测量 ,经CCD摄像机像面和光切平面之间的空间映射变换后可得到脚的整个三维曲面信息。

基于光切法的三维脚型测量仪原理及系统设计

结合脚型三维轮廓测量仪的研究和设计 ,论述了如何将光切法用于脚型测量以及测量系统的组成 ,提出了采用多台CCDs摄像机从不同角度采样的空间匹配方法。介绍了三维轮廓测量中扫描控制系统的设计 ,从理论上论述了光切面轮廓图像的提取及处理 ,对测量仪中的误差进行了分析和讨论。

一种解决光刀断线问题的新方法

用光切法测量物体的三维形貌 ,由于其原理简单、速度快、精度高等特点 ,所以得以广泛应用。针对光切法中一直存在的光刀断线问题进行了讨论 ,并提出采用自适应阈值的光刀中心提取法与一维、二维光刀数据修补技术相结合来解决此问题 ,可同时消除噪声的影响。实验证明 :采用此方法可以取得很好的效果。

基于数字图像处理的光切法槽深测量方法研究

在窄浅槽的深度测量方面,常用的测量方法受到很多的限制。对不锈钢管的电火花加工(EDM)的刻槽深度测量,提出了一种在光切法基础上采用电荷藕合器件图像传感器(CCD)获得不锈钢管表面和刻槽底部的图像,运用数字图像处理技术对图像进一步处理的刻槽深度测量方法。介绍了光切法的原理,并详细介绍了对所获得的数字图像进行处理的步骤。实际应用表明,该方法有较高的测量精度。

光切法视觉检测的焊缝坡口中心定位方法

焊缝坡口成像质量和焊缝中心定位是实时焊缝跟踪系统的关键问题,针对氩弧焊接时坡口的视觉焊缝跟踪过程中强弧光干扰等问题,设计了基于高亮单色激光结合窄带滤镜的光切法坡口成像系统,分析焊缝图像特征,提出一种基于直线Hough变换的坡口中心快速定位方法,实际应用结果表明,该系统算法简单并满足实时性要求。

基于光切法小深度尺寸测量仪的研究

由于微机械中的零件结构尺寸小,并且有些采用柔性材料制造,采用接触式的测量方法检测受到限制,寻求有效的微测量手段已成为国际微机械研究的热点之一。本文探讨一种基于光切法原理的小型深度尺寸测量仪,该测量仪采用光学非接触方法,不仅可测量2mm内的高度尺寸,而且适合于用柔性材料制造的微小零件,测量精度可达±0.001mm,对被测件无污染、损伤。

光切法在动态表面粗糙度检测中的应用

应用光切显微镜、CCD摄像机、虚拟仪器和图像处理技术开发了表面粗糙度动态检测系统,利用光切法获得运动表面形貌,再使用图像处理技术提取轮廓特征计算评定参数。通过与触针式仪器进行测量对比实验,论证了检测系统能达到较高的精度。应用检测系统进行了动态检测实验,分析了样本表面的振动和运动速度对检测系统的影响。实验证明,在被测表面的振动幅度小于景深的前提下,该图像检测系统能够应用于动态检测表面粗糙度,适用的速度范围可达到:0￣2000rpm(3.14m/s)。

基于精密运动的激光平面标定方法

在基于手持光刀法的三维测量中,激光平面标定缺少空间参照。针对该问题,提出基于精密运动的激光平面标定方法引入棋盘格标定靶作为激光平面的空间参照,将激光投射于棋盘格标定靶,通过铣床带动棋盘格标定靶精密运动,解算激光平面上两直线在摄像机坐标系下的位置,利用异面直线修正法确定激光平面的位置。实验结果表明,该方法具有精度高、鲁棒性好的特点。

轮对在线检测中Tsai异面标定算法研究

基于光截图像测量技术的轮对在线检测中,面阵CCD摄像机拍摄的轮对光截曲线畸变严重,摄像机标定方法和标定精度直接影响轮对检测精度。本文根据非线性畸变成像模型,提出了一种基于移动平面标定板的Tsai异面标定算法。根据径向约束条件和一阶径向畸变公式,利用最小二乘法和Levenberg-Marquardt优化算法标定出摄像机内、外部参数。并根据现场安装位置要求和光截曲线关键点区域分布情况,设计了标定板及其三个安装位置,实现了图像特征点提取和摄像机参数的标定。实验结果表明,Tsai异面标定算法标定精度在0.1 mm以内,满足轮对在线检测对标定精度的要求。

基于激光扫描仪的曲面反求工程研究

通过对反求工程技术的阐述,介绍了用某激光扫描仪进行曲面反求的数据采集方法及光切法曲面拟合技术,给出利用逆向工程软件进行建模的实例并展示其应用效果。