摘要：针对现有仪器不能实现对孔全域的毛刺高度、根厚度及形貌的综合快速测量和无法自动利用测量数据实现毛刺期望评价指标的计算,设计了一套基于线激光位移传感器的孔毛刺测量系统。首先阐述多重反射引起的杂散光及激光成像面和待测孔表面的倾斜对测量精度的影响,并提出了消除杂散光和校准倾斜的方法;接着利用传感器的测量数据开发了一种计算毛刺高度和根厚度的算法,实现了毛刺高度和根厚度沿孔圆周展开的可视化;最后提出以最小二乘中线、算术平均波动和均方根波动为评价指标的描述孔全域毛刺高度和根厚度的量化评价方法。实验结果表明:该系统不仅可以可视化孔全域的毛刺3D形貌和2D波动,还可给出毛刺及其评价指标的量化值,其测量重复度<0.8μm,毛刺高度测量精度为5μm,满足孔毛刺的精确测量需求。

摘要：精密零部件的高精度三维成像是工业制造和检测的关键任务。针对现有的线激光测量系统效率慢、精度低等问题,提出了利用远心成像的线激光三维测量系统,研究了该系统的标定方法。首先,分别采集不同位置的靶标图像和激光线照射下相同位置的靶标图像,通过远心正交成像标定相机内参矩阵系数和外参位姿关系;然后,建立线激光投影平面与标定目标平面之间的几何关系,求解不同目标平面下的激光线方向矢量,进而通过最小二乘法获得光平面方程;最后,在极大似然准则下,利用Levenberg-Marquard非线性优化算法精确地计算标定参数最优解,搭建了测试系统,开发了专用标定程序。实验结果表明:在60 mm×48 mm的视场下,所设计的系统和方法可以实现优于18μm的测量误差,能够快速准确地重建出三维形貌。

摘要：针对传统离线测量方式测量速度慢、无法满足现场测量需求等问题,搭建了基于线激光的在机测量系统,基于三轴数控机床设计了系统的组成装置与机械结构,开发了测量数据自动采集软件,并对在机测量系统的测量原理进行了阐述。考虑线激光测量数据噪点多、密度高的特点,提出了针对不同尺度噪点剔除的组合滤波方法,并采用体素栅格滤波算法对点云数据进行精简处理。设计了在机测量应用实验,对汽车变速箱阀体平面度进行测量,实验评估结果为0.0892mm,与三坐标机测量结果相比误差为0.0062mm,满足工程需求。

摘要：针对液体火箭发动机喷管现有的人工检测方式无法实现喷管全域几何特征快速高精度测量的问题,设计并开发一套基于工业机器人和线激光的火箭发动机喷管冷却通道几何特征在位测量系统。建立基于工业机器人和线激光的测量系统运动学模型,研究基于空间定点约束的手眼参数辨识方法,根据火箭喷管冷却通道的几何特征与测量需求规划线激光扫描路径,提出基于最大类间方差法的喷管冷却通道关键尺寸计算算法,基于C++语言和Qt框架开发出具备系统标定、测量路径规划、关键尺寸计算、测量结果分析与技术报告输出等功能的软件系统。采用带有通道特征的试验样件和某型号火箭发动机喷管进行综合试验验证,结果表明:该系统对通道的筋宽测量精度为0.025 mm,对通道的槽深测量精度为0.018 mm,单个测点测量用时30 ms,满足火箭发动机喷管全域几何特征快速高精度检测的需求。

摘要：为了提高T型焊件焊缝检测的精度,提出了一种基于线激光传感器的检测方法,并分析了该方法下的主要误差来源。首先,通过线激光传感器边缘偏差修正方法实现腹板边缘误差的修正,再针对面板上偏移和丢失的激光点,提出一种基于稳健最小二乘法的修正算法,实现偏移点的剔除和丢失点的补偿。以焊缝宽度为0.800 mm的T型焊件作为实验对象,经修正后的激光点数据,在15°和20°入射角度下,测量误差分别降低了4倍和2.5倍,测量误差最小达0.005 mm,在确保了检测效率的同时也提高了测量精度。

摘要：为优化沥青混合料中细观裂缝的快速评价方法与效率,首先通过室内试验设计沥青混合料细观裂缝制备及其评价方法,采用线激光对试件进行扫描并采集红外图像,通过对红外图像数据分析,建立基于时间序列的温度区间特征追踪方法,进而计算温度区间特征面积及其扩散速率与线激光位移的热特性变化关系,最后对试件中的细观裂缝位置和宽度进行定量分析。研究表明,基于温度区间热效应的扩散速率,可以增强试件中细观裂缝的空间分辨率,同时随着线激光逐渐靠近裂缝,温度特征面积扩散速率明显表现出先降低后增加的趋势,说明试件裂缝处的热扩散能量逐渐降低并趋近于零,当线激光远离裂缝时,试件表面的热扩散速率又逐渐增加,体现出很强的细观裂缝热阻隔现象。结果表明,在裂缝处温度区间B、C的特征面积始终位处于特征曲线的最低波谷位置,且温度区间B的裂缝定位误差小于5.61%;同时,在可靠度水平为95%条件下,通过亚像素算法计算的裂缝特征面积宽度与裂缝宽度的相关性达到0.9952,预测裂缝宽度的相对误差不大于4.13%。该评价方法显示了基于时序特征的温度区间对不同细观裂缝宽度均具有显著的敏感性,可为车载移动式热成像技术自动化检测沥青路面裂缝的应用提供理论基础和借鉴。

摘要：为了满足现代工业非接触、高精度以及快速对大尺寸工件表面高度测量的需求,设计了一种基于多线激光的水冷板高度测量系统,该系统由运动控制、图像采集和图像处理3部分组成。首先对系统的硬件进行了选型;其次,根据线激光获取的点云数据,提出了水冷板高度测量方法;为了减少干扰点云的影响,采用高斯滤波对模板匹配后的点云去噪,并基于统计的方法筛选参与高度计算的点云数据。实验数据表明:系统重复测量误差小于30μm,测量时间少于1 min,满足企业生产需求。

摘要：针对复杂曲面线激光在机高效、精密测量难题,虑及被测表面几何、反光特性、位姿倾角等多因素影响,建立了面向复杂曲面几何信息精确提取的线激光在机测量数学模型,设计了高斯滤波与中值滤波相结合的测点去噪、基于角度弦高的数据精简等数据处理算法,有效降低了测量数据波动与冗余度。利用所开发的线激光在机测量系统,对典型弧型面进行了扫描测量实验与数据处理分析,表明所建立的测量模型与设计的数据预处理算法可满足线激光在机测量要求。

摘要：针对输送带运行过程中易发生纵向撕裂的问题,研究了基于机器视觉的纵向撕裂检测方法,设计了一种基于线激光和ARM的输送带纵向撕裂监控系统。采用"一"字线激光器向输送带下表面投射激光条纹,利用嵌入式处理终端S3C2440控制面阵CMOS摄像头采集图像,并进行图像处理和分析,检测到纵向撕裂时将纵向撕裂图像和报警信号通过Wi-Fi发送给PC机监控软件和手机监控软件显示。设计了监控系统硬件、嵌入式处理终端软件、故障检测算法、PC机监控软件和手机监控软件。测试结果表明:该系统能够远程在线监测输送带纵向撕裂过程,具有图像处理效率高、实时性好、布线简便、可远程监控等优点。

摘要：针对焊缝跟踪的焊缝位置实时检测问题,设计了一种能实时获取焊缝轮廓三维数据的线激光检测传感器:采用特定波长的可见线激光作为检测激光,由带滤镜的工业摄像机采集投射在焊缝表面的激光条纹图像;通过增强、二值化、去噪和细化等图像处理算法提取激光条纹中心线;基于三角测量原理,由激光条纹中心线的像素坐标计算出焊缝轮廓的三维坐标。通过实验分别对传感器的测量精度和抗干扰性能进行验证,实验结果表明测量精度达到±0.2mm,能有效抵抗弧光、飞溅的干扰,满足实际的焊接使用要求。