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锥面镜磁流变抛光去除函数畸变规律分析与演绎

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光学精密工程 2023年第16期31卷 2383-2394页

作者：杨军樊炜海阔张云飞黄文中国工程物理研究院机械制造工艺研究所四川绵阳621900

磁流变抛光是实现锥镜低表面损伤、面形误差高效抑制的重要工艺,然而锥面磁流变抛光去除函数畸变严重、畸变规律复杂,而现有方法难以直接有效建立其去除函数模型,导致面形收敛效率低下。本文分析了锥面曲率效应对磁流变抛光去除函数畸... 详细信息

磁流变抛光是实现锥镜低表面损伤、面形误差高效抑制的重要工艺,然而锥面磁流变抛光去除函数畸变严重、畸变规律复杂,而现有方法难以直接有效建立其去除函数模型,导致面形收敛效率低下。本文分析了锥面曲率效应对磁流变抛光去除函数畸变的影响机制,研究去除函数的基准化特征参数关于平均曲率的解析规律,建立了由平面到锥面的磁流变抛光去除函数演绎方法。该方法将锥面去除函数的长宽、体去除率、峰去除率演变规律综合纳入到演绎之中,更全面地反映了锥面曲率效应下的磁流变抛光去除函数的畸变特性,同时避免了理化特性参数测量以及复杂方程和非线性问题的求解,为实际工况下锥面去除函数演绎提供一种有效、低成本方法。重复性采斑实验结果显示锥面去除函数特征参数的演绎误差为3.20%~12.02%,证明了该演绎方法具有较强的适用性。

关键词：锥面镜磁流变抛光去除函数演绎方法特征参数平均曲率

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基于锥面镜和筒形反射镜复合结构的径向偏振光会聚及级联纵向电场的形成

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中国激光 2017年第8期44卷 32-42页

作者：谭诗文李建郎 Ueda Ken-Ichi 中国科学院上海光学精密机械研究所信息光学与光电技术实验室上海201800 中国科学院大学北京100049 日本电气通信大学激光研究所

径向偏振光聚焦后可以产生很强的纵向电场。以此为出发点,首先依据基尔霍夫衍射理论,计算得到了径向偏振光经锥面镜会聚后所形成的横截面呈现零阶贝塞尔函数分布的纵向电场,分析了会聚区域光场的相干长度和横向宽度与入射光光斑尺寸、... 详细信息

径向偏振光聚焦后可以产生很强的纵向电场。以此为出发点,首先依据基尔霍夫衍射理论,计算得到了径向偏振光经锥面镜会聚后所形成的横截面呈现零阶贝塞尔函数分布的纵向电场,分析了会聚区域光场的相干长度和横向宽度与入射光光斑尺寸、锥面镜的锥顶角以及锥面镜出射端半径的关系。在此基础上,提出采用锥面镜和筒形反射镜的复合结构,通过设计合适的锥面镜和筒形反射镜参数,实现纵向电场的级联,且电场呈周期性分布。分析了筒形反射镜的参数对所形成的级联纵向电场的横向宽度、周期和占空比等的影响。结果表明,当所采用的锥面镜的锥顶角为60°时,出射端半径和筒形反射镜的内径均为999.682λ(λ为波长),可以实现周期长度为1154λ、占空比为1的纵向电场的级联;当用于电子加速时,加速区长度甚至可达到米级。这种级联纵向电场的设计将进一步使得电子的加速区长度得到显著增加,为电子加速到更高能量提供了可能。

关键词：物理光学径向偏振光纵向电场锥面镜筒形反射镜级联电子加速

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锥面镜装夹机械手的设计与实验研究

锥面镜装夹机械手的设计与实验研究

作者：郑书强天津科技大学

学位级别：硕士

借助机器人实现工业制造的自动化升级是未来工业不断发展的趋势,同样对于精密制造业在发展中也面临着自动化升级问题。锥面镜作为一种广泛使用的精密光学元器件,大批量高精度是其特点,本文针对锥面镜这种精密光学元器件的特点,结合其制... 详细信息

借助机器人实现工业制造的自动化升级是未来工业不断发展的趋势,同样对于精密制造业在发展中也面临着自动化升级问题。锥面镜作为一种广泛使用的精密光学元器件,大批量高精度是其特点,本文针对锥面镜这种精密光学元器件的特点,结合其制造过程,设计了一种自动装夹卸取系统,实现锥面镜加工上下料自动化,在其生产效率以及良品率上得到较大提升。在自动装夹卸取系统中,密切结合现有生产特点,设计一种装夹卸取专用机械手爪;利用2D视觉定位锥面镜坐标,UR5机器人脚本程序实现整体控制。对于超精密机床加工锥面镜,传统人工上下料过程包括装夹、卸取两个动作,通过分析过程特点,优化卡盘结构,设计一种专用机械手爪,实现定心抓取以及轴向推进旋紧旋松功能。采用演化曲柄滑块机构作为三指抓取锥面镜的传动执行机构,为手爪小型化、大行程、可定心提供可能;外推式旋紧旋松机构利用机器人轴向推进和自身机构旋转实现对卡盘的锁紧与放松。利用arduino等硬件设计手爪控制单元,结合I/O通信使得手爪动作与机器人运动融合,实现锥面镜自动装夹卸取。建立2D视觉识别定位系统,采用eye-to-hand安装方式,为机器人抓取码放盘上的无序锥面镜提供2D视觉点。通过设计实验方案,结合手爪、机器人、视觉系统进行实验精度测试,多组实验后得出整体抓取精度X方向为0.304mm,在Y方向为0.877mm。本文所设计的自动装夹机械手为锥面镜自动上下料提供了一种可行性的解决方案,整个加工过程减少了人工干预,提高了生产效率,所设计的锥面镜装夹手爪结合机器人控制及视觉定位系统也为其它零件的自动上下料抓取手爪的设计和控制的实现提供了一定的参考价值。

关键词：锥面镜机械手爪 UR5机器人视觉识别手眼标定

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基于锥面镜的全景成像系统

基于锥面镜的全景成像系统

作者：宋骥汕头大学

学位级别：硕士

全景图像处理已经成为一个重要的研究领域并被运用于机器人视觉和全景成像系统等应用中，本文较为系统地分析了全景图象发展的历史和现状，在讨论现有的全景图象实现技术的基础上，在图象处理学，光学，机械设计学的基础上提出基于锥面... 详细信息

全景图像处理已经成为一个重要的研究领域并被运用于机器人视觉和全景成像系统等应用中，本文较为系统地分析了全景图象发展的历史和现状，在讨论现有的全景图象实现技术的基础上，在图象处理学，光学，机械设计学的基础上提出基于锥面镜的全景图象生成方法。该方法包括：景物图象在柱面上的投影描述;由柱面投影图象(柱坐标)到平面摄像管(极坐标)的“圆锥变换”;逆圆锥变换;圆锥反射镜与摄像机和投影仪的机械连接结构(光路设计、强度和可调节性)等几个方面。在对该方法的理论，实现，系统设计等方面进行了详细的讨论的基础上我们设计并制造出投影系统的模型，用所设计的成像仪器作了初步的模拟，并用软件实现了全景图象转换的整个过程。在软件模拟方面我们对所成图象的精度，以及优化方法作出了较为详细的分析，并给出了实验结果。最后参照现有的方法和传统的图象拼接方法和线阵扫描方法在性能，图象恢复质量，恢复速度，实现开销等全景图象领域涉及的方面进行了比较，结果证明，这种基于锥面镜的全景图象生成方法具有相当大的优势和发展潜力。全景图象技术在工业，军事，娱乐等各方面有着广阔的应用，而基于锥面镜的全景图象生成方法在我国的研究才刚刚起步，该方法的提出，大大简化了全景图象的恢复过程，使全景图象的生成速度有了很大提高，并在一定程度上改善了图象的质量。根据锥面镜全景图象生成速度，图象质量等特点，在本文的最后对全景图象的应用作了进一步展望。

关键词：锥面镜全景图象虚拟环境图象拼接图象转换坐标变换

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中心偏移的全景环形图像快速展开

光学精密工程 2012年第9期20卷 2103-2109页

作者：卜雄洙李桂娟杨波王新征南京理工大学机械工程学院江苏南京210094

采用机器视觉技术检测管道内表面质量时,获取的原始图像几何中心与其前景区管壁全景环形图像中心存在偏移,从而会使以图像几何中心展开的图像产生失真的现象。本文针对存在中心偏移的全景环形图像提出了快速展开算法以减小由上述原因造... 详细信息

采用机器视觉技术检测管道内表面质量时,获取的原始图像几何中心与其前景区管壁全景环形图像中心存在偏移,从而会使以图像几何中心展开的图像产生失真的现象。本文针对存在中心偏移的全景环形图像提出了快速展开算法以减小由上述原因造成的图像中几何特征量的测量误差。提出的算法通过最小二乘拟合圆心法找到全景环形图像上代表管壁某一截面的拟合圆,继而得到全景图像的中心参数,然后通过四分之一圆扫描方法快速展开全景图像,并对展开图像的帧纵横比进行修正,还原全景图像。实验结果表明:将一幅全景图像环状检测区域展开成分辨率为2 044pixel×199pixel的矩形图像所需时间为0.868s,展开图像中目标外形尺寸相对误差均在1.54%以内,满足图像处理对实时性和准确性的要求。

关键词：全景图像图像展开锥面镜最小二乘法

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基于机器视觉的微细孔壁缺陷检测

光电子．激光 2012年第11期23卷 2137-2141页

作者：吴斌韩文强邵震宇天津大学精密测试技术及仪器国家重点实验室天津300072

为满足微细孔壁缺陷工业在线检测的快速性和准确性的要求,采用一种特殊的锥面镜成像部件获取孔壁图像,实现对微细孔壁缺陷的机器视觉检测。锥面镜成像过程将照明光路和成像光路合二为一,根据所获图像的特点设计出环形图像展开算法,转换... 详细信息

为满足微细孔壁缺陷工业在线检测的快速性和准确性的要求,采用一种特殊的锥面镜成像部件获取孔壁图像,实现对微细孔壁缺陷的机器视觉检测。锥面镜成像过程将照明光路和成像光路合二为一,根据所获图像的特点设计出环形图像展开算法,转换为矩形图像后拼接出完整的孔壁图像。利用电控平移台和相机之间的触发配合,保证了图像采集的实时性和准确性。构建实验平台并对相关参数予以分析,实现了对直径为8mm、深为100mm微小孔壁缺陷的自动化检测,可以检测出直径0.3mm的缺陷,测量标准差为0.021,验证了后续工业化应用的可行性。

关键词：微细孔壁缺陷检测锥面镜图像展开机器视觉

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制动皮碗装配方向检测系统

中国测试 2019年第7期45卷 152-156页

作者：华士丹郭斌胡晓峰范伟军陆艺中国计量大学计量测试工程学院浙江杭州310018 杭州沃镭智能科技股份有限公司浙江杭州310018

汽车制动皮碗装配方向错误会使主缸密封性能不良,进而影响汽车制动性能.制动缸为半密封工件,成像较难,故使用锥面镜对安装好的皮碗全景成像.视觉成像中,皮碗方向不同,光的反射角度不同,具有不同特征,故配合NI Assistant图像处理技术编... 详细信息

汽车制动皮碗装配方向错误会使主缸密封性能不良,进而影响汽车制动性能.制动缸为半密封工件,成像较难,故使用锥面镜对安装好的皮碗全景成像.视觉成像中,皮碗方向不同,光的反射角度不同,具有不同特征,故配合NI Assistant图像处理技术编译图像处理算法,通过圆心检测、全景图像双线性插值法展开,矩形图像融合拼接、灰度值投影等算法处理图像,设定灰度和比例系数K判别皮碗方x向.测试结果准确率高,测试的200张图像中,仅误判一张,基本满足工业检测需求.

关键词：机器视觉制动缸锥面镜全景成像密封皮碗图像算法