基于最大长度序列编码的绝对位移检测方法研究

摘要

基于机器视觉的测量方法在工业领域里实现了十分普遍的运用，视觉编码技术和图像处理技术则已广泛用于位移检测。视觉测量方法精度较高，且具有非接触、实时性强、效率高、受外界影响小等优点。实现微米级高位移检测精度是视觉检测的核心问题，开展基于视觉的精密位移检测方法研究具有重要意义。
　　本论文在参考国内外技术文献基础上，借鉴格雷码编码原理，采用基于最大长度序列（MLS）的绝对位移编码技术。研究了使用移位寄存器生成或者软件算法生成MLS绝对位置编码，并完成了最大长度序列编码靶标方案设计；研究了编码靶标图像处理技术和摄像机标定技术，采用基于灰度叠加及二值化方法进行图像处理和靶标绝对位置识别；研究了基于拟合相位的精密定位方法，实现一维绝对位移的精密检测。
　　进而，基于理论研究与技术实施方案设计，开展了基于最大长度序列编码的绝对位移检测方法的实验验证。基于合理选择的CCD相机、镜头、精密位移平台与光源等器件，构建了精密位移对比检测实验系统，开发了相应检测软件平台。
　　实验结果表明，该检测系统可有效实现一维绝对位移检测，定位精度在±2μm范围内，具有良好的重复性和鲁棒性。验证了基于最大长度序列编码的绝对位移精密检测的理论正确，实验方法有效可行。论文最后从镜头失焦、光照不均匀、靶标不正以及镜头倾斜等方面对测量系统的误差以及鲁棒性进行分析，并提出减小误差的解决方案。

目录

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注释表

缩略词

第一章 绪论

1. 1 课题背景

1. 2 研究背景

1. 3 基于计算机视觉的位姿测量的国内外研究现状

1. 4 本文的主要研究内容

第二章 位移编码技术

2. 1 编码技术

2. 2 格雷码编码靶标

2. 3 最大长度序列编码

2. 4 本章小结

第三章 机器视觉位移检测系统的图像处理技术

3. 1 图像的灰度化处理

3. 2 图像的噪声与处理方法

3. 3 图像的二值化

3. 4 本章小结

第四章 基于最大长度序列的一维位移检测系统设计

4. 1 方案设计

4. 2 系统硬件设计方案

4. 3 系统软件设计方案

4. 4 相机标定

4. 5 本章小结

第五章 实验测试

5. 1 实验方案

5. 2 实验测试

5. 3 实验数据

5. 4 本章小结

第六章 系统误差分析

6. 1 系统误差分析

6. 2 其他误差

6. 3 本章小结

第七章 总结与展望

7. 1 工作总结

7. 2 研究展望

参考文献

致谢

在学期间的研究成果及发表的学术论文