应用显微视觉的跨尺度几何参数测量方法

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摘
要：结合数控机床，提出了基于显微立体视觉的工件多尺度测量方法。首先，针对显微镜视场窄、景深小、非线性因素多的
特点，建立了基于多种非线性畸变修正的双目显微视觉成像模型。以此为基础，提出基于张氏标定法和变倍率法的主参数标
定方法以及基于光束平差法的主参数和畸变参数优化方法。其次，针对直线、圆、自由曲线等多种特征，用阈值分割算法从背景中识别出待测工件，并采用Ｒｏｂｅｒｔ算子、Ｈｏｕｇｈ变换、多项式拟合等方法提取不同特征轮廓和轮廓关键特征点。最后，通过跨尺度标准件的关键尺寸测量，验证测量方法的测量精度。结果表明，系统的平均测量误差为３．１５ｔｘｍ，满足测量精度要求。关键词：测量；显微视觉；跨尺度几何参数；数控机床；天线
中图分类号：ＴＨ１６文献标识码：Ａ文章编号：１００１ — ３９９７（２０１７）０７ — ０００９ — ０５
ＡＭｉｃｒｏＶｉｓｉＯｎ — ＢａｓｅｄＭｅｔｈｏｄｆｏｒＭｕｌｔｉ－ＳｃａｌｅＧｅｏｍｅｔｒｉｃＰａｒａｍｅｔｅｒｓＭｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ
ＤＩＮＧＬｉ－ｃｈａｏ，ＬＩＵＷｅｉ，ＧＡＯＰｅｎｇ，ＪＩＡＺｈｅｎ－ｙｕａｎ（ＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｆｏｒＰｒｅｃｉｓｉｏｎａｎｄＮｏｎ－ＴｒａｄｉｔｉｏｎａｌＭａｃｈｉｎｉｎｇＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙｏｆｔｈｅＭｉｎｉｓｔｙｒｏｆＥｄｕｃａｔｉｏｎ，ＤａｌｉａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆ
第７期２０１７年７月
机械设计与制造
ＭａｃｈｉｎｅｒｙＤｅｓｉｇｎ＆Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅ９
应用显微视觉的跨尺度几何参数测量方法
丁立超，刘巍，高鹏，贾振元
１１６０２３）（大连理工大学精密与特种加工教育部重点实验室，辽宁大连
Ｔｅｃｈｎｏｌｏｙ，ｇＬｉａｏｎｉｎｇＤａｌｉａｎ１１６０２３，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｍｅｔｈｏｄｂａｓｅｄｏｎｍｉｃｒｏｖｉｓｉｏｎｉｓｐｒｏｐｏｓｅｄｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ，ａｎｄｔｈｅｖｉｓｉｏｎｉｎｓｐｅｃｔｉｏｎｓ￣ｔｅｍｃｏｍｂｉｎｉｎｇＣＮＣｍａｃｈｉｎｅ
ｅｓｔｂｌａｓｉｈｅｄＴｈｅｒｅｆｏｒｅ，ｔｈｅｃｌｉａｂｒｔｉａｏｎｍｅｔｈｏｄｆｏｒｓｃｌａｅｆｃｔａｏｒｂａｓｅｄｏｎＺｈａｎｇ ’ ｓｍｅｔｈｏｄ，ｔｈｅｐｒｉｎｃｉｐｌｐａｏｉｎｔｃｌａｉｂｒａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄ６ ∞ｅｄｏｎｔｈｅｖｒｉａｂｌａｅ－ｍａｇｎｆｃｉｔａｉｏｎ－ｍｅｔｈｏｄ．ｎｄｔａｈｅｏｐｔｉｍｉｚｔｉａｏｎｆｏｒｔｈｅｍａｉｎｐｒａａｍｅｔｅｒｓｎｄａｄｓｉｔｏｒｔｉｏｎｐｒａａｍｅｔｅｒｓｂｓｅａｄｏｎｂｕｎｄｌｅａｄｊｕｓｔｍｅｎｔｒｅａｓｔｕｄｉｅｄＳｅｃｏｎｄ，ｉｎｖｉｅｗｏｆｓｏｍｅｃｏｍｏｎｍｆｅｔｕａｒｅｓｉｎｃｌｕｄｉｎｇｓｔｒｉａｇｈｔｌｉｎｅ，ｒｏｕｎｄ，ｆｒｅｅｃｕｒｖｅ，ｅｔｃ，ｔｈｅｌｉｎｅｒａａｔｕｒｅｅｘｔｒｃｔａｉｏｎｂｓｅａｄｏｎＲｏｂｅｒｔｏｐｅｒｔａｏｒａｎｄｔｈｅＨｏｕｇｈｔｒａｎｓｆｏｒｍ，ｔｈｅｃｉｒｃｕｌａｒｆｅｔａｕｒｅｅｘｔｒａｃｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｂｓｅａｄｏｎｃｏｎｎｅｃｔｅｄｒｅａａ，ｓａｗｅｌｌｓａｔｈｅｒｅｆｅｃｕｖｅｒｅｘｔｒｃｔａｉｏｎｍｅｔｈｏｄｂｓｅａｄｏｎｌｅｓｔａｓｑｕｒｅａｍｅｔｈｏｄｒｅａｅｘｐｌｏｒｅｄｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．Ａｔｌｓｔａ，ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｖｅｒｆｉｙｔｈｅａｃｃｕｒｃｙｏａｆｔｈｅｍｅｓｕａｒｉｎｇｓｙｓｔｅｍ，。ｓｔｎｄａｒｄｗａｏｒｋ－ｐｉｅｃｅｗｉｔｈｍｕｌｔｉ－ｓｃｌａｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓｒｅａｍｅｓｕａｒｅｄＴｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈｔｔａｈｅａｖｅｒａｇｅｍｅｓｕａｒｅｍｅｎｔｅｒｒｏｒｏｆｔｈｅｓｙｓｔｅｍｉｓ３．１５岫ａｎｄｉｔｓｔｉａｓｉｆｅｓｔｈｅｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓｏｆｍｅｓｕａｒｅｍｅｎｔｃｃａｕｒａｃｙ．
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