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基于分区影像的复杂轮廓自动测量技术及系统研发

基于分区影像的复杂轮廓自动测量技术及系统研发

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作者：江鹏上海交通大学

学位级别：硕士

影像测量技术测量复杂二维轮廓时具有非接触、效率高、分辨率高的优势,在生产过程产品质量检测领域得到广泛应用。影像测量作为视觉测量技术,不可避免存在测量场景与测量精度间的矛盾:即测量场景大,无法获得被测物高分辨率图像,影响测... 详细信息

影像测量技术测量复杂二维轮廓时具有非接触、效率高、分辨率高的优势,在生产过程产品质量检测领域得到广泛应用。影像测量作为视觉测量技术,不可避免存在测量场景与测量精度间的矛盾:即测量场景大,无法获得被测物高分辨率图像,影响测量精度;测量场景小,能保证测量精度,但无法获得较大被测对象的完整图像。本文针对这一矛盾,通过分区影像及图像拼接实现完整轮廓的影像测量,对于较大物体轮廓尺寸精密测量具有重要意义及实际应用价值。分区影像技术是实现高分辨率大场景测量的技术之一。基于分区影像的复杂轮廓测量的系统通过将光学成像设备和位移系统结合,实行分区图像采集,利用图像拼接技术生成完整图像,最后经过图像处理技术提取被测物体的完整轮廓。通过研究基于分区影像的复杂轮廓测量技术的,论文给出了系统的一般组成软硬件结构,软件模块内的一般功能定义,为系统研制和开发提供了参考。论文对基于分区影像的复杂轮廓测量技术中涉及的关键图像处理技术进行了研究。研究图像拼接算法的基本流程,着重研究了基于相位相关的拼接算法,并结合零填充重采样法其扩展到了亚像素精度。对图像形态学操作和阈值分割进行了研究,并结合两种操作实现对分区图像的预处理。针对边缘检测算子进行了研究,并从轮廓的连续性和真实性两方面,对算子效果进行了评定,最后基于B样条拟合函数将算子扩展到亚像素精度。依据远心光学成像系统的数学模型,研究了相机的标定技术。对三维物体与二维图像的映射关系、镜头失真校正的数学描述进行了研究,并设计了基于圆形标记标定板的标定方案和实施过程。本文将对基于分区影像的复杂轮廓测量技术的研究成果应用到了花键测量中,通过结合光学成像系统和三轴位移机构,实现了对花键的多参数的自动化测量,解决了传统测量方式低效的问题。同时针对传统加工方法无法保证精密导电滑环环槽的加工精度的问题进行了研究,将影像测头集成到数控车床上,实现在机分区影像测量,提出了在机测量图像数据到机床数据的转换方法,并依据转化结果生成G代码,实现后续自动化加工,代替了传统人工加工方式。

关键词：影像测量分区影像图像拼接花键检测导电滑环检测

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