作者单位
摘要
1 南京航空航天大学机电学院,江苏 南京 210016
2 中航西安飞机工业集团股份有限公司,陕西 西安 710089
针对批量化零件的自动化高效视觉检测需求,传统的先视点再路径的单独规划方法容易导致检测效率陷入局部最优。为此,本文提出一种视点与路径多目标整体规划方法,将视点和路径规划问题建模为一个组合优化问题进行多目标优化,旨在全局寻求检测效率最优解。该方法基于表面曲率对视点进行自适应冗余采样,构造兼顾质量与多样性的采样视点集。针对视点覆盖率与检测时间成本两个优化目标,提出基于约束的非支配排序遗传算法(C-NSGA-Ⅱ)进行优化,快速得到满足最小覆盖率的全局最优解,从而实现视点与路径的整体规划,最小化检测时间成本。仿真实验结果表明,该方法相比于简化为单目标优化问题的整体规划方法,运算效率提升90%左右;与传统的单独规划方法相比,视觉检测时间成本有效缩短10.52%以上。最后通过机器人视觉检测应用验证了本文方法的有效性与优越性。
视点规划 覆盖路径规划 自动化视觉检测 多目标规划 非支配排序遗传算法 
光学学报
2024, 44(4): 0415001
作者单位
摘要
1 北京信息科技大学 机械工业现代光电测试技术重点实验室,北京 100192
2 北京信息科技大学 光电测试技术及仪器教育部重点实验室,北京 100192
为了线结构光平面标定的准确性和高效性,以及提高线结构光平面标定方法的普适性,提出了一种基于2维圆形标靶的线结构光平面标定方法。采用光条提取算法得到照射在2维圆形标定靶任意位置处光条中心点的亚像素坐标值,将光条上所有点拟合成直线,交圆形标定靶每列靶标连线于一点; 得到每列靶标连线与拟合出的光条中心线交点后,连接交点与相机光学中心形成一条直线; 联立该连线的直线方程与像素坐标系下两条交线的直线方程,以及2维圆形标定靶所在平面的方程,求解出每个交点在相机坐标系下的坐标; 最后采用最小二乘拟合算法进行平面拟合,得到了所求光平面方程; 介绍了该标定方法的基本原理和实现过程,搭建实验系统对其有效性进行了验证。结果表明,用该方法求取光平面的平均测量误差可以达到2.36737 mm,鲁棒性高,且标定流程十分简便,适用于一般的工程应用和机械加工过程。该研究为线结构光传感器的光平面标定提供了参考。
图像处理 线结构光平面标定 光电视觉检测 机器视觉 image processing linear structured light plane calibration optoelectronic vision inspection machine vision 
激光技术
2023, 47(6): 795
作者单位
摘要
天津大学 精密仪器与光电子工程学院,光电信息技术教育部重点实验室,天津 300072
机器视觉检测技术具有非接触、高精度的优点,正在逐渐取代人工检测,成为工业生产检测的重要一环,作为前端的光学系统是机器视觉检测技术的核心部分。文中针对半径10 mm以内的光滑球体表面检测设计了一款双远心光学成像系统。系统由7片镜片和1片滤光片组成,采用了2个非球面校正像差,调制传递函数曲线在40 lp·mm?1处大于0.3,具有良好的成像性能。由于该系统光圈较小且待测物为类镜面反射材料,设计完成后进行了照明模拟,选择采用多个面光源对待测物进行照明。模拟结果表明,文中设计的双远心光学系统实现了对较大曲率表面成像,并给出了一种配套的照明方式。
显微光学系统 双远心光学系统 机器视觉检测 光学设计 照明 microscopic optical system bi-telecentric optical system machine vision detection optical design illumination 
应用光学
2023, 44(2): 262
作者单位
摘要
东华理工大学机械与电子工程学院, 南昌 330000
针对基于Census变换的立体匹配算法匹配精度不理想、易受噪声干扰的问题, 提出一种自适应窗口结合改进Census变换的方法。通过自适应选择变换窗口大小, 并在Census变换中引入噪声容限参数, 且将其改进Census代价与RGB颜色差值代价加权融合, 再采用四路径代价聚合策略完成初始代价聚合, 最后用WTA算法计算初始视差后通过后处理优化得到最终视差。实验结果表明所提算法误匹配率较低, 抗噪性能有较好提升。
视觉检测 立体匹配 自适应窗口 Census变换 代价融合 visual inspection stereo matching adaptive window Census transformation cost fusion 
电光与控制
2023, 30(3): 33
作者单位
摘要
1 中国科学院国家天文台南京天文光学技术研究所天文光谱和高分辨成像技术研究室,江苏 南京 210042
2 中国科学院大学天文与空间科学学院,北京 100049
针对透明光学元件特征不明显以及机器视觉难以进行大视场、高精度尺寸测量的问题,提出一种基于亚像素图像拼接的视觉测量方案。该方案对相机坐标系与世界坐标系间的旋转角进行标定,获得精确的尺度因子与图像预匹配结果;图像坐标系旋转角校正后小于0.1°;通过添加网格背景实现透明元件特征匹配。所提基于滑动窗口预匹配、随机采样一致性筛选最佳偏移向量的配准算法,使图像拼接精度达到0.05 pixel,较已有研究明显提升。将该方案应用于透明光学元件视觉检测系统中,在移动精度仅为0.02 mm的条件下,获得了平均误差为0.12 pixel的图像拼接结果,实现了透明光学元件的大视场、高精度尺寸测量。
机器视觉 视觉检测 透明光学元件 校正 亚像素 图像拼接 随机采样一致性 
激光与光电子学进展
2023, 60(6): 0615004
作者单位
摘要
华侨大学机电及自动化学院,福建 厦门 361021
为了解决视觉检测中由光照不均引起的金属线形被测物表面亮度差异变化过大而导致的灰度图像不能正确显示的问题,提出一种用于空间高曲率金属线形被测物的均匀化照明光源优化分析方法及解决方案。首先,基于光度学理论建立照明空间内任意点的理想照明模型。之后,推导该点表面照度、反射率、空间坐标信息与图像灰度之间的数学关系模型,利用MATLAB软件进行仿真模拟,对数据进行分析获取影响被测物均匀化照明成像的主要因素,在此基础上采用穹顶光源对照明光源进行改进,改进后金属线形被测物表面均匀度达92.85%。实验结果表明,该方案可以有效地提高金属线形被测物表面均匀度,较改进前提高34.77%,可以有效解决该类型被测物视觉检测中的成像问题。
机器视觉 机器视觉检测 均匀光照明 空间照度模型 光源优化 
激光与光电子学进展
2023, 60(6): 0615003
作者单位
摘要
华南理工大学 机械与汽车工程学院,广东广州510641
航天器上的太阳帆板和卫星天线等为多柔性体的耦合系统。耦合多柔性体结构具有密集模态、低刚度和小阻尼等特点,易受扰动激励产生持久且幅值较大的耦合拍频振动。为了研究耦合多柔性体结构的主动振动抑制和抗扰动能力,本文针对一种三耦合柔性梁系统,采用机器视觉进行振动检测并用于反馈,通过一种非线性H控制方法进行振动控制。建立了基于视觉检测的弹簧连接的三耦合柔性压电梁实验平台。建立了有限元模型,并且根据自由振动信号和正弦响应信号激励辨识修正了模型参数。基于H算法给出了抗扰动指标,利用已辨识的有限元模型和所设计的非线性控制器,并且基于抗扰动指标、控制速度指标和能量消耗指标获得了H控制器。进行了基于视觉反馈的扰动振动控制实验研究。实验结果显示:H控制与PD控制振动抑制速度基本一致,但振动平稳时H控制的振动幅值较小。这表明H控制比PD控制具有更好的抗扰动能力。
多柔性体结构 耦合振动 视觉检测 H∞控制 flexible multi-body structure coupling vibration visual detection H∞ control 
光学 精密工程
2022, 30(24): 3168
作者单位
摘要
天津大学 精密测试技术及仪器国家重点实验室,天津 300072
针对线扫描视觉检测系统精度易受机械结构误差影响且具体影响机制不明确的问题,建立并分析了机械误差对系统成像误差影响的数学模型。基于多体运动学与齐次坐标变换理论推导了线扫描视觉检测系统机械系统误差传递模型,并结合线扫描成像特点建立了系统误差综合模型,阐明了机械误差与系统输出图像误差间的对应关系。利用多元函数全微分方法对模型进行了误差灵敏度分析,明确了对系统输出图像xy两个维度误差影响显著的误差源。针对实际线扫描视觉检测系统进行了误差源验证实验,实验结果表明:所建立的系统误差综合模型可以准确识别出对线扫描视觉检测系统输出图像影响最大的关键误差源;模型对于关键误差源在不同位置灵敏度数值预测与实际偏差不超过2.38%,可以实现对系统关键误差源灵敏度的准确预测。
机器视觉检测 线扫描 误差建模 多体系统理论 machine vision detection line scan error modeling multi-system kinematics theory 
红外与激光工程
2022, 51(12): 20220282
作者单位
摘要
1 厦门理工学院,厦门市智能制造高端装备研究重点实验室,福建 厦门 361024
2 厦门理工学院机械与汽车工程学院,福建 厦门 361024
激光清洗为工业清洗提供了优选方案,然而激光清洗机制是高度非线性的物理过程,造成激光清洗的检测困难。试验通过工艺分析与视觉图像分析激光除漆过程,建立了完备标准化的激光除漆图像数据集,采用卷积神经网络框架,优化深度残差网络以适用于除漆多类别分类的检测任务,在测试样本判别上实现了98.75%的准确率。证明了卷积神经网络在除漆判别任务上的泛用性,具有潜在的研究意义与实用价值。
图像处理 激光清洗 视觉检测 深度学习 image processing laser cleaning visual inspection deep learning 
应用激光
2022, 42(3): 111
作者单位
摘要
1 北京工业大学北京市精密测控技术与仪器工程技术研究中心,北京 100124
2 河南科技大学河南省机械设计及传动系统重点实验室,河南 洛阳 471003
相对于接触式测量,机器视觉检测这种非接触式测量具有效率高、信息全、稳定性好、可识别缺陷等优点,在齿轮检测领域得到越来越广泛的应用。近十年来出现了影像仪、闪测仪、CVGM仪器、在线检测设备等多种基于机器视觉技术的齿轮检测仪器,它们既可以实现齿轮综合式测量,又可以实现齿轮分析式测量。回顾了齿轮视觉检测仪器的发展历程和特点,分析了齿轮视觉检测中边缘检测、亚像素定位、特征提取和模式识别等算法的研究和应用进展,总结了机器视觉在齿轮精度测量和齿轮缺陷检测两个方面的技术发展,并指明了齿轮视觉检测仪器与技术的发展前景。
机器视觉 齿轮测量 齿轮视觉检测仪器 齿轮精度测量 齿轮缺陷检测 
激光与光电子学进展
2022, 59(14): 1415006

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