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机械加工质量预测研究现状与发展趋势

西南交通大学学报 2024年第1期59卷 121-141页

作者：高宏力孙弋郭亮由智超刘岳开李世超雷云聪西南交通大学先进驱动节能技术教育部工程研究中心四川成都610031 西南交通大学机械工程学院四川成都610031

机械加工质量预测是智能制造的重要组成内容,也是实现质量闭环控制的前提条件,对推动智能制造系统真正落地应用具有极其重要的作用.在对机械加工质量预测的历史进行简要回顾时发现,学者多将研究重点放在机床某一关键部件对加工质量影响... 详细信息

机械加工质量预测是智能制造的重要组成内容,也是实现质量闭环控制的前提条件,对推动智能制造系统真正落地应用具有极其重要的作用.在对机械加工质量预测的历史进行简要回顾时发现,学者多将研究重点放在机床某一关键部件对加工质量影响的机理研究,却鲜见部件耦合影响的关联性研究.基于上述难题,本文首先剖析影响机械加工质量的7类要素,包括刀具几何参数、切削参数、切削液类型、热误差与热变形、数控机床零部件性能退化、切削颤振以及系统特性;随后,根据各要素数据种类和测量方式的不同,将机械加工质量监测与预测方法划分为4大类,包括机器视觉测量、功率测量、振动测量以及其他测量方法,并对各方法的技术特点、局限性和发展动态进行了阐述;最后,考虑各机械加工质量监测与预测方法的不足,指出材料切削机制研究、数据质量评估方法、面向工业现场数据库构建的标准以及质量预测信息的智能表征与可视化等方面可能是未来的发展趋势.

关键词：加工质量预测切削力振动功率与电流信号机器视觉工业大数据

基于LabVIEW的机器视觉图像定位信息提取

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信息通信 2013年第9期26卷 62-64页

作者：付佳佳廖娟陈法明广东电网公司电力调度控制中心华南农业大学工程学院暨南大学数控与机器视觉研究中心广东广州510000

以虚拟仪器开发平台LabVIEW 8.6和图像处理软件IMAQ Vision为工具,利用计算机视觉技术,进行激光切割机中图像的定位。通过软件实现了图像模板匹配、阈值处理、图像几何操作和边缘检测等图像处理过程。从边缘检测处理结果来看,基本达到... 详细信息

以虚拟仪器开发平台LabVIEW 8.6和图像处理软件IMAQ Vision为工具,利用计算机视觉技术,进行激光切割机中图像的定位。通过软件实现了图像模板匹配、阈值处理、图像几何操作和边缘检测等图像处理过程。从边缘检测处理结果来看,基本达到了定位要求。研究表明,虚拟仪器计算机技术应用于图像处理是可行的,具有广阔的应用前景。

关键词： LabVIEW 机器视觉图像定位边缘检测

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空中之眼:无人机镜头的美学特征与视觉政治

电影艺术 2021年第1期 49-56页

作者：施畅暨南大学新闻与传播学院媒体国家级实验教学示范中心(暨南大学)

无人机镜头是自上而下的"空中之眼",其观看之道可以从"俯瞰"与"游荡"两个方面予以理解。就前者而言,高空视角"压扁"了立体纵深的景观,同时允许观看者从繁复无序的周遭环境中抽离出来;就后者而言,无人机视觉是腾空而起的"幽灵之旅",自由... 详细信息

无人机镜头是自上而下的"空中之眼",其观看之道可以从"俯瞰"与"游荡"两个方面予以理解。就前者而言,高空视角"压扁"了立体纵深的景观,同时允许观看者从繁复无序的周遭环境中抽离出来;就后者而言,无人机视觉是腾空而起的"幽灵之旅",自由无碍地四处游荡。无人机依靠遥在俯瞰的统摄性、游荡追踪的机动性,以及机器视觉的自动化,几乎无所不至、无所不察,同时它又是匿名的监控力量,实际上与不平等的权力关系脉络相连。

关键词：无人机镜头电影俯瞰游荡视觉政治

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基于叶轮等复杂部件的智能制造生产线设计

机床与液压 2024年第4期52卷 106-111页

作者：熊艳华范业鹏张潇月高亚非袁宗杰冯竞慧武汉华中数控股份有限公司设计部湖北武汉430205 滕州华数智能制造研究院研发部山东枣庄277500 黑龙江科技大学电气与控制工程学院黑龙江哈尔滨150022 武汉华中数控股份有限公司研究院湖北武汉430205 山东劳动职业技术学院智能制造系山东济南250300 长春职业技术学院机电学院吉林长春130022

为了解决复杂部件加工制造工艺的复杂性,以叶轮等复杂部件的智能制造生产线设计为基础,通过智能制造生产线的工艺分析和设计方案,结合机器视觉、智能检测、智能物流和工业互联等技术进行产线仿真与验证。结果表明:该智能制造生产线设计... 详细信息

为了解决复杂部件加工制造工艺的复杂性,以叶轮等复杂部件的智能制造生产线设计为基础,通过智能制造生产线的工艺分析和设计方案,结合机器视觉、智能检测、智能物流和工业互联等技术进行产线仿真与验证。结果表明:该智能制造生产线设计不仅满足生产要求、工作运行稳定,而且实现生产过程的自动化、信息化和智能化,满足多品种小批量产品的定制化混流生产,达到为企业降本增效的目的。

关键词：智能制造生产线设施布局设计与仿真叶轮加工

面向内窥镜的广角镜头畸变校正和单目摄影三维图像重建技术

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面向内窥镜的广角镜头畸变校正和单目摄影三维图像重建技术

作者：周维帅暨南大学

学位级别：硕士

内窥镜在工业探伤、医学诊断和微创手术等方面有着极其广泛的应用。内窥镜是一种特殊的成像系统,目的是通过图像获取人体或机器内部场景的真实有效信息。目前大部分内窥镜至少存在以下两方面的问题,可能导致获取的图像信息出现失真,为... 详细信息

内窥镜在工业探伤、医学诊断和微创手术等方面有着极其广泛的应用。内窥镜是一种特殊的成像系统,目的是通过图像获取人体或机器内部场景的真实有效信息。目前大部分内窥镜至少存在以下两方面的问题,可能导致获取的图像信息出现失真,为应用带来不便:一是使用广角镜头,使得在有限的探头直径下增大观察视角,但广角镜头的使用会导致图像视场畸变;二是获取的二维图像,不能有效反映场景的三维结构。本论文针对这两方面问题开展研究,以求提高内窥镜的成像性能,使得内窥镜更加方便有效地应用。为了校正广角镜头内窥镜的图像视场畸变,已有的方法需通过大量的特征点或特征线确定畸变模型,而获取精确的畸变模型操作复杂且困难。本文提出了一种基于相移条纹图相位分析的广角镜头畸变校正方法。先用大尺寸液晶平板显示器显示四幅相移量为π/2的余弦条纹图作为校正模板,接着,用广角镜头相机拍摄该校正模板,获得四幅畸变条纹图,使用四步相移算法解调径向畸变条纹图的相位分布。根据经广角镜头成像的图像中心区域几乎无畸变的特性,利用图像中心无畸变的相位值进行数值拟合得到径向无畸变条纹图的相位分布,作为求解径向畸变相位的基准。因此,径向畸变相位分布可以根据径向畸变条纹图的相位分布与径向无畸变条纹图相位分布相减得到,再将畸变相位分布转换成实际的畸变量分布。提出的方法不需要通过大量的特征点或特征线确定畸变模型,可以直接计算畸变图像中每个像素点的畸变量。实验结果表明,该方法简单、有效、自动化程度高,并且每个广角镜头相机只需校正一次,就可实现对任意场景图像的校正,有望获得广泛应用。内窥镜下物体的三维图像重构一直受到人们的关注。已有的立体内窥镜包括双摄像头内窥镜(也称双目立体视觉内窥镜)、结构光投影内窥镜等,这些内窥镜的探头直径一般比常规内窥镜大,导致使用不便,无法获得大规模应用。基于光度立体视觉的单目摄影三维图像重建技术只需一个摄像头,与常用工业内窥镜结构相似,不会导致内窥镜镜身直径的增大。因此,本文开展了基于光度立体视觉的单目三维图像重建技术的研究。实验中,预先采用一个黑球来标定照明光源入射光的方向向量。三维图像重建时,先根据标定好的入射光的方向向量和图像的亮度值求解目标物体表面法向量;再把物体的表面法向量转化为随物体表面高度变化的梯度,最后根据梯度计算物体表面三维高度。首先利用普通镜头实现了光度立体三维图像重建,并研究了照明光源的数量对重建效果的影响。最后进行了广角镜头近场下的光度立体三维图像重建,实验结果证明了利用单个摄像头在广角镜头近场下进行三维图像重建的可行性,有望在立体内窥镜中获得应用。

关键词：广角镜头畸变校正三维图像重建光度立体内窥镜

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机器视觉数控系统的性能与检测研究

机器视觉数控系统的性能与检测研究

作者：严晗暨南大学

学位级别：硕士

一个产品的性能质量是它的核心,机器视觉数控系统的发展,除了在对其功能和性能上更高更全的追求外,同时还应重视对其性能的检测工作,是它可以得到保证。技术标准是性能检测的依据,文章针对现行的数控系统标准和数字相机标准进行分析,并... 详细信息

一个产品的性能质量是它的核心,机器视觉数控系统的发展,除了在对其功能和性能上更高更全的追求外,同时还应重视对其性能的检测工作,是它可以得到保证。技术标准是性能检测的依据,文章针对现行的数控系统标准和数字相机标准进行分析,并按照标准的分类,将现行的标准按照技术基础标准、产品标准、试验方法标准和安全标准进行归纳。文章在对标准分析的基础是上,对机器视觉数控系统在功能方面和性能方面进行总结并分析。数控系统功能方面包括有插补功能、通信功能、控制功能、人机对话功能以及自我诊断功能;数控系统性能方面包括有环境适应性、制造质量、电气安全性、电磁兼容性、可靠性、连续运行、噪声等,智能相机性能方面包括有分辨率、畸变、成像均匀度、动态范围、缺陷像素、自动曝光、白平衡、色彩还原等;根据各性能相关技术标准,整理出它们的测试方法。针对实验室自主研发的jnu-1型智能相机进行了关于分辨率、畸变、坏点和成像均匀度四个方面的性能测试,并对结果做出评析,得出jnu-1型智能相机的这四个性能均满足技术标准要求。

关键词：机器视觉数控系统标准性能测试

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基于机器视觉的Mark点定位算法研究

基于机器视觉的Mark点定位算法研究

作者：周浩暨南大学

学位级别：硕士

Mark点定位是机器视觉定位中常用的一种技术,尤其在OGS触摸面板、IC芯片、PCB板以及HDI板的加工过程中有着重要的应用。在这些高精度的加工过程中,由于Mark点边缘的瑕疵和缺陷,导致Mark点定位准确度下降,本文算法旨在消除边缘瑕疵影响,... 详细信息

Mark点定位是机器视觉定位中常用的一种技术,尤其在OGS触摸面板、IC芯片、PCB板以及HDI板的加工过程中有着重要的应用。在这些高精度的加工过程中,由于Mark点边缘的瑕疵和缺陷,导致Mark点定位准确度下降,本文算法旨在消除边缘瑕疵影响,提高定位精确度。利用Radon变换将原图转化到(ρ,θ)域,由于有瑕疵的Mark点在(ρ,θ)域中的灰度和形状会发生改变,因此在(ρ,θ)域中可以进行灰度和距离的筛选以去除边缘瑕疵点,从而使得最小二乘拟合计算出的结果有着较高的精确度。首先利用没有瑕疵的Mark点进行Radon变换,得到(ρ,θ)域的标准模板。对于圆形Mark点,将待定位圆形(ρ,θ)域中上下两部分亮度最大的点与标准模板进行对比灰度筛选。由于圆形(ρ,θ)域中图案宽度恒定,可以进行距离筛选,进一步去除边缘瑕疵而后利用最小二乘圆拟合计算出中心坐标。对于矩形,将待定位矩形(ρ,θ)域中亮度超过阈值的点保留,矩形每个角度上亮点的距离恒定分别代表长和宽,因此也可以进行进一步距离筛选,最后利用最小二乘直线拟合确定每条边所在直线,利用四个顶点坐标平均确定中心坐标。针对不完整圆形,利用计算机合成的图片和照相机拍摄到的图片进行定位实验,证明了随着瑕疵的逐渐变大,本文方法整体要优于Hough变换圆检测、原始Radon变换圆检测以及缺损圆检测的方法。利用工业实测的图像进行测试,证明了本文圆定位算法的适用条件,必须要有完整对弧。针对有瑕疵的矩形,本文利用计算机合成瑕疵矩形图片进行定位,证实了在有瑕疵情况下,本文算法精度要优于Hough变换矩形检测法。

关键词：不完整 Mark点识别定位

视觉智能开放式专用数控系统集成开发环境研究

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视觉智能开放式专用数控系统集成开发环境研究

作者：陈法明暨南大学

学位级别：硕士

开放式专用数控系统是一个数控自动化专机控制器的开发平台，它通过集成开发环境（IDE）配置系统参数，编写逻辑和运动控制应用程序，调试系统，通过控制功能的配置与剪裁，快速、便捷地实现自动化专机的控制。机器视觉采用机器代替人... 详细信息

开放式专用数控系统是一个数控自动化专机控制器的开发平台，它通过集成开发环境（IDE）配置系统参数，编写逻辑和运动控制应用程序，调试系统，通过控制功能的配置与剪裁，快速、便捷地实现自动化专机的控制。机器视觉采用机器代替人眼来做测量和判断，是一门涉及计算机科学、图像处理、模式识别、人工智能等领域的交叉学科，广泛用于工业检测、测量和控制。将机器视觉系统与开放式专用数控系统无缝集成，形成了视觉智能开放式专用数控系统。本文针对LS-JNU视觉智能开放式专用数控系统进行分析，开发了视觉智能开放式专用数控系统集成开发环境，该系统能为用户提供直观、方便、高效的编程环境。本文所作的研究工作主要如下：分析了开放式专用数控系统的现状和发展的趋势、机器视觉系统的特点以及智能相机的系统结构，在此基础上提出了LS-JNU视觉智能开放式专用数控系统集成开发环境模型。分别对视觉智能开放式专用数控系统集成开发环境的系统配置软件、可编程逻辑控制编程软件、顺序功能图编程软件以及智能相机编程软件从功能模型、结构体系、数据模型方面进行详细讨论。详细分析了梯形图程序、顺序功能图程序、智能相机检测流程实现的具体方法，设计了串并联组合的算法，实现了梯形图程序到指令表程序的转换。分析了顺序功能图程序中指令表达式与前缀表达式的关系，提出了通用表达式栈，实现了复杂表达式转换为前缀表达式的方法。给出了视觉智能检测的概念，提出了智能相机检测流程的定义方法。通过智能激光切割机多目标对象切割应用实例程序的开发，证明了集成开放环境方案和设计的合理性。

关键词：开放式专用数控系统视觉智能集成开发环境

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目标识别与定位的机器视觉算法研究

目标识别与定位的机器视觉算法研究

作者：黄文基暨南大学

学位级别：硕士

利用机器视觉技术完成生产线上工件的检测与识别,能够有效地提高制造中的柔性化与智能化水平。目标识别与定位作为机器视觉的一个重要研究方向,其适应性和实时性是评判机器视觉系统性能的重要指标。目标识别的过程包括图像特征提取、特... 详细信息

利用机器视觉技术完成生产线上工件的检测与识别,能够有效地提高制造中的柔性化与智能化水平。目标识别与定位作为机器视觉的一个重要研究方向,其适应性和实时性是评判机器视觉系统性能的重要指标。目标识别的过程包括图像特征提取、特征匹配以及相似度或距离计算。在工业应用中,对目标识别算法的基本要求是能够适应目标的线性形变,即具有平移、旋转和尺度不变性,同时对实时性也具有较高要求。此外,由于某些工业现场环境恶劣,图像可能受到噪声的影响,因此目标识别算法的稳定性和鲁棒性也是重要指标。本文针对工业应用需求,提出了一种目标识别算法,在满足平移、旋转和尺度不变性的同时,对噪声和目标的非线性形变具有一定的适应能力。主要工作概括如下:首先,基于轮廓分段的思想,将识别算法分为粗匹配和精匹配两部分,形状间的相似度由这两部分的结果加权得到,识别算法对形状具有较好的全局和局部信息描述能力。其次,为了增强算法对噪声和非线性形变的适应能力,提出一种基于最小外接矩形的特征点提取方法,并以最小外接矩形的形心作为目标的中心,由此构造对形变具有较好鲁棒性的特征描述子。第三,为了加快匹配的速度,充分利用粗匹配中的扩展编辑距离矩阵和轮廓点的顺序信息,从总体上得到不同轮廓段之间的匹配关系,精匹配只需在匹配的轮廓段间进行,减少了匹配次数,加快了算法总体的运行速度。第四,完成了目标识别后,以目标形状的最小外接矩形中心作为位置信息,采用匹配相似度最高的轮廓段计算旋转角度,得到目标的定位信息。实验证明,本文算法的适应性和实时性满足一般工业应用的要求,可应用于飞行打标系统中。

关键词：目标识别最小外接矩形轮廓段最小编辑距离特征匹配