基于机器视觉的高精度测量系统研究

发布时间：2017-05-04 16:05

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【摘要】：机器视觉测量技术近年来以其自身快速、无接触等优势已经逐步渗透到工业中的各个领域。对于以测量为目的的系统来说,要把系统精度作为考虑的第一要素,保证精度才能保证测量系统的可靠性和准确性。为了提高机器视觉测量系统的测量精度,本文在研究光照强度对测量精度影响的基础上提出一种误差补偿公式。以标定板作为研究对象,利用该公式可以减小光照强度对系统造成的误差。本文首先对机器视觉技术、应用领域及发展趋势做了简单介绍,为了保证测量系统达到高精度的测量标准,本文结合理论分析和实际应用经验,在分析机器视觉测量系统的一般模式、工作原理、系统组成基础上,对硬件选型的方法进行论述,为本测量系统选择所需要的工业相机、光源、镜头、图像采集卡等。搭建系统测量实验台,实现完成对工件的图像照相、测量、标定等功能。在系统精度方面,本文分析了影响测量精度的主要误差因素。对光源光轴和镜头平面不垂直导致的系统结构定位误差进行了分析,通过对比几种调整光轴与物面垂直度的方法,本系统采用手动调整及后期标定的方法。对于光照强度变化对测量精度的影响进行理论分析和实验验证。实验以圆形标定模板的像素当量值和标定板圆直径作为评价系统测量精度的指标。用数字图像处理算法中的公式计算系统的当量值和标定板圆直径大小。本文提出一种误差补偿公式来补偿光照强度变化给系统带来的误差。实验数据证明应用此误差补偿方法后系统测量精度得到提高。软件部分主要针对图像处理算法进行研究,本文主要对边缘检测算法进行研究。在像素级边缘检测算法上介绍了几种经典边缘检测算子,针对传统边缘检测算法的缺点,本文提出一种基于追踪的方法来寻找像素级边界,此方法既抑制了噪声,消除了伪边缘,提高了边缘的定位精度,同时保证边缘的完整性和连续性。在亚像素边缘定位方法上介绍了经典的亚像素边缘检测方法,提出一种基于三次样条插值法与高斯曲面拟合法相结合的方法进行亚像素边缘定位。先利用三次样条插值法对图像进行细分放大,再利用高斯曲面拟合对细分后提取的边缘进行拟合,得到亚像素边缘。
【关键词】：机器视觉 测量精度 结构设计 边缘检测
【学位授予单位】：沈阳工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP391.41
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-13
• 1.1 机器视觉技术概述9
• 1.2 机器视觉测量技术的应用和发展趋势9-11
• 1.3 高精度机器视觉测量系统研究的目的和意义11
• 1.4 本论文的主要研究内容11-13
• 第2章 高精度视觉测量系统设计13-22
• 2.1 高精度视觉测量系统工作原理及组成13
• 2.2 高精度视觉测量系统硬件选择13-18
• 2.2.1 光源13-14
• 2.2.2 镜头14-16
• 2.2.3 工业相机16-18
• 2.2.4 图像采集卡18
• 2.3 高精度视觉测量系统实验台18-19
• 2.4 高精度视觉测量系统软件设计19-20
• 2.5 本章小结20-22
• 第3章 高精度视觉测量系统误差分析22-34
• 3.1 误差来源22
• 3.2 误差分类22-26
• 3.2.1 镜头误差22-23
• 3.2.2 光源误差23-24
• 3.2.3 机械结构定位误差24-25
• 3.2.4 环境误差25-26
• 3.2.5 软件误差26
• 3.3 光照强度对测量精度的影响26-31
• 3.3.1 光照亮度的调节27-28
• 3.3.2 光照强度对当量值的影响28-30
• 3.3.3 光照强度对标定板圆直径大小的影响30-31
• 3.4 误差补偿31-32
• 3.5 本章小结32-34
• 第4章 高精度视觉测量系统边缘检测算法研究34-49
• 4.1 边缘检测基本方法34-35
• 4.2 经典边缘检测算法35-39
• 4.3 本系统采用的边缘检测算法39-42
• 4.4 亚像素边缘检测算法研究42-45
• 4.4.1 亚像素边缘检测概述42-43
• 4.4.2 经典亚像素边缘检测算法43-45
• 4.5 本文采用的亚像素边缘检测算法45-48
• 4.6 本章小结48-49
• 第5章 结论49-50
• 参考文献50-53
• 在学研究成果53-54
• 致谢54

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 王佐成;刘晓冬;薛丽霞;;Canny算子边缘检测的一种改进方法[J];计算机工程与应用;2010年34期

2 赵晶晶;白瑞林;李杜;孟伟;温振市;;嵌入式机器视觉光轴与物面垂直度调节新方法[J];光电工程;2010年05期

3 罗子明;方素平;周海明;;影像测量中的光源自适应控制系统研究[J];制造技术与机床;2008年10期

4 张云辉;谭庆昌;田原Z

本文编号：345361