智能三坐标测量机视觉系统关键技术的研究

摘要

智能三坐标测量机是新一代三坐标测量机的发展方向,它使得三坐标测量机在进行测量及检测时更具智能化与自动化。零件位姿自动识别作为智能三坐标测量机的关键技术之一,在三坐标测量机智能化的发展过程中占有举足轻重的地位,而视觉系统又是实现零件位姿自动识别中最为重要的实现方法之一。同时,本课题研究内容为国家自然科学基金项目(复杂零件的测量信息生成与获取机制及其智能三坐标测量关键技术研究)的第一部分,是课题后续研究内容的基础和前提。鉴于此,课题对零件位姿自动识别系统中视觉系统关键技术进行了探讨和研究,比较全面的分析了智能三坐标测量机、零件位姿自动识别技术以及视觉测量技术的发展现状,阐述了零件位姿自动识别系统以及视觉系统的主要内容及应用功能,提出了利用视觉系统进行零件位姿自动识别以及零件三维信息测量的方法。并针对零件位姿自动识别系统中的关键技术以及论文提出的零件三维信息的测量方法,以MATLAB为工具,进行了程序编制和验证,使实验过程更为直观,同时验证了所提方法的可行性。
　　 论文中完成的主要工作包括以下几方面内容:
　　 1)机器视觉系统与零件位姿自动识别系统的组成及原理。对零件位姿自动识别系统的组成及原理进行了研究,分析了识别过程中主要完成的任务以及利用视觉系统所要完成的工作。同时针对视觉系统的组成,原理以及摄像机的数学模型进行了深入研究。
　　 2)摄像机标定。摄像机是视觉系统中的关键成份,为了提高采集图像数据的准确度、可靠性,因而,需对摄像机进行标定。
　　 3)图像处理。由视觉系统采集获取零件图像,为了进一步得到识别过程中所需要的图像数据信息,需要对零件图像进行图像滤波,图像二值化,边缘提取,图像形态学分析等图像处理操作。
　　 4)零件放置姿态识别及利用单摄像机双目立体视觉方法测量零件三维信息。利用BP神经网络方法对零件放置方式进行了识别,以立体视觉测量原理为基础,提出了在三坐标测量机上采用单目立体视觉测量对零件三维坐标信息进行测量的方法。
　　 5)利用MATLAB行程序编制以实现识别过程及功能。以MATLAB为工具,进行了零件位姿自动识别程序设计与编制,实现了图像实时显示,图像采集,图像处理,摄像机参数标定,放置方式识别以及三维信息测量等功能。