冷冲压阀片表面压痕精确检测方法

亮光构件表面缺陷引起的微小形状突变能够通过反射条纹的畸变凸显,因此反射条纹技术可应用于反光物体的表面质量检测。提出了一种基于反射条纹图像的冷冲压阀片表面压痕机器视觉检测方法,通过该方法提取阀片的条纹图像信息,并进行缺陷特征的自动识别。采用滤波去噪和多尺度Retinex算法等系列预处理方法提高图像质量,通过条纹中心线、子窗口像素和及投影向量等特征参量的选择降低计算的复杂度,增加计算系统的稳健性。实验结果表明:基于反射条纹图像的阀片表面压痕检测方法具有高精度、高效率等特点,实现了阀片表面细微压痕的有效识别,识别精度可达0.1mm,检测效率(单张检测目标耗时2s)可以满足阀片生产线的实际在线检测需求。     

基于干涉条纹骨架的毛刺去除算法

精确去除骨架毛刺是干涉条纹骨架提取的最为关键的一个环节，可以应用于激光的干涉条纹检测。提出一种基于骨架特征的去除干涉条纹骨架毛刺算法，算法的主要方案包括:获取骨架的特征点、八邻域链表追踪。首先对像素点进行逐个扫描，获取骨架的4种特征点:端点、节点、毛刺点、主干点，其次使用基于特征点的八邻域链表算法提取所有毛刺点、主干点，然后基于节点进行差分运算并剔除毛刺，最后对处理后的图像进行迭代处理直到干涉条纹骨架毛刺完全去除。利用OpenCV机器视觉算法对毛刺图像去除进行仿真，得到的结果通过1 000个毛刺图片验证，毛刺去除的正确率达到94%。该算法相较于传统方案具有较高的针对性，保留骨架主干部分，去除其余毛刺部分，在干涉条纹检测方面具有广阔的应用前景。     

干涉条纹的处理方法研究

论述了干涉图的图像处理方法,提出了干涉图反高斯变换的光强平均分布处理,保证了干涉图信号的完整性,同时将基于视觉零交叉理论的边缘检测方法应用于干涉条纹的边缘检测中,精确地检测了干涉条纹的边缘,减小了上干涉条纹提取相位差的误差,并与常用的二值化方法进行比较,最后给出了一个有效的干涉条纹细化方法,并与其它处理方法进行了比较 。     

光纤干涉投射实时傅里叶轮廓术的研究

基于光纤干涉投射技术,采用马赫-曾德尔光纤干涉仪结构产生杨氏双孔干涉条纹,同时通过高速CMOS相机采集变形条纹图像,并传输至计算机,利用实时视觉库OpenCV实现了自动化的高速条纹图像处理.采用旋转矩形窗算法实现滤波窗口自动选择,对多种相位解包裹算法进行了探讨,总体时间算法复杂度为O(nlg n),测量时间小于200 ...     

一种平板玻璃缺陷在线检测系统的研究

根据光干涉的原理和视觉检测方法,研究开发了基于机器视觉的玻璃缺陷检测系统。针对实际的目标图像,通过对其进行图像获取、图像预处理、图像分割、特征提取和区域参数计算研究,从而获得玻璃表面锡点、气泡、玻筋等缺陷图像的识别信息。实验表明,该算法简单,速度快,系统抗干扰能力强。系统处理周期最大不超过400 m s,能检测出最小0.3 mm的缺陷。     

变光照环境下皮带撕裂视觉检测方法研究

针对变光照环境下给皮带撕裂视觉检测过程造成的识别干扰,提出了一种基于洛伦兹信息测度(Lorentz Information Measure,LIM)分块的改进Ostu分割算法的结构光视觉检测方法。首先将红色线性激光投射到皮带表面,通过CCD相机捕获高对比度图像;然后利用LIM方法将ROI(Region of Interesting)区域根据其水平方向光照强度分块,并逐块通过线性加权Ostu算法进行图像分割,进而合并出整幅图像的激光条纹;最后提取激光条纹中心线,并对其信息特征进行分析比较,判断皮带是否发生撕裂。通过现场在皮带机上进行试验,在轻度和重度污染环境下,892张样本的正确检测率为95.72%,平均单张样本检测时间为89ms,检测精度和速度满足实用要求。     

基于FFT的薄膜厚度干涉测量新方法

在研究二维FFT法进行干涉测试基本原理的基础上,提出一种基于二维FFT的薄膜厚度测量新方法。利用搭建的泰曼-格林型干涉系统,用CCD接收、采集卡采集,可获得被测膜层的干涉条纹图像。编制算法处理软件,可实现对干涉条纹图中薄膜边缘识别、区域延拓、滤波、波面统一等的处理,从而获得带有薄膜信息的面形分布,实现对薄膜样片厚度的自动化测量。研究结果表明：所测薄膜厚度的峰谷值为0．2562,均方根值为0．068λ,说明采用基于FFT的薄膜厚度干涉测量新方法测量薄膜厚度具有较高的精度。     

基于最小二乘迭代的多光束相移算法

高阶谐波和随机相移误差是影响干涉测量精度的主要因素.为了同时解决这两问题,提出了基于最小二乘迭代的多光束干涉条纹分析方法.该方法利用傅里叶级数将多光束干涉条纹展开为基波和各阶谐波之和.它只需要5帧随机相移的多光束干涉条纹,即可通过最小二乘迭代准确地求得相移值和相位分布.模拟计算结果表明,当测试面反射系数小于0.6、随机相移误差的均方根小于1时,只需10次迭代运算即可将误差控制在0.005 (PV)和0.003(RMS)rad之下,精度比传统的五步算法精度高.实验结果进一步验证了该算法的有效性,并表明该算法比双光束相移算法优越.     

基于系数搜索的振动补偿方法

绝对重力仪普遍采用激光干涉式或原子干涉式的测量原理来测量重力加速度的绝对值,在地球物理等领域有着广泛的应用.振动补偿是一种有效减小地面振动对绝对重力仪测量精度的影响的方法,尤其适用于复杂振动环境.本文介绍了一种基于传递函数简化模型的、用于实时修正原子干涉式绝对重力仪干涉条纹的振动补偿方法,给出了该方法的工作原理及搜索模型系数的具体算法流程,然后利用仿真运算验证算法的有效性,最后利用已有的原子干涉式绝对重力仪对算法效果进行了实验评估.结果表明,使用该振动补偿算法对原子重力仪的干涉条纹进行修正,最大可将干涉条纹的余弦拟合残差的标准差衰减58%.该振动补偿算法具有较强的自适应性,有望提升原子干涉式绝对重力仪在不同测量环境尤其是复杂振动环境中的测量精度.     

希尔伯特变换条纹分析法及其在非球面镜测量上的应用

提出了利用离散的希尔伯特变换法解调干涉条纹相位的方法,叙述了希尔伯特变换法解调相位的原理,并从单一的干涉图样中提取出条纹信号的正弦和余弦部分,正弦与余弦比值的反正切即为干涉相位;然后利用泽尼克多项式拟合,实现波前重建;最后讨论了条纹相位的算法,误差修正和测量面形的应用,从而实现对非球面镜的检测。实验表明,该方法可获得均方根(RMS)的精度为λ／10。     

基于散斑干涉光谱分布变化量探测瞬态高温的研究

为了提高瞬态高温检测的精度,利用快速傅里叶变换(FFT)对散斑干涉条纹进行光谱分析,提出了通过光谱分布的偏移及幅值变化反演温度的方法。当激光照射应变材料时,瞬态高温使材料发生形变从而使散斑干涉条纹改变,被测表面形变前后获得的干涉条纹由面阵CCD采集。由于其对应的光谱密度分布函数也会发生相应的改变,即中心波长位置偏移及振幅变化,通过其改变反演材料的瞬态温度。在分析推导了瞬态温度变化、材料应变及干涉条纹变化之间的函数关系后,仿真分析得到了瞬态温度正比于压强系数、反比于温度系数。实验采用660 nm半导体激光器,SI6600型面阵CCD探测器,从获得的光谱分布函数中提取中心波长的偏移量,经计算和标定所得数据与传统的干涉测温方法进行对比,探测精度可达0.3%。相比传统的直接检测干涉条纹的变化量,由被测面形变量推导温度的方法精度提高近3倍。     

Approach to optical interference fringes reduction in diode laser absorption spectroscopy

The advantage of a new scheme for balanced detection has been investigated to reduce the influence of optical interference fringes when performing diode laser gas absorption spectroscopy employing lock-in amplifiers and pigtailed lasers. The influence of the fringes has been reduced by comparing the lock-in 2 f signal due to the gas sample with that of a reference beam. The frequency regions outside the absorption feature have been used to obtain information on the interference fringe impact on the signal of interest. We have demonstrated an efficient way to reduce the influence of such fringes by employing this technique combined with non-linear signal processing methods. The different steps of the algorithm are presented. In the experimental arrangement presented, a reduction of the optical interference fringes by about 10 times is achieved, as demonstrated in measurements on molecular oxygen around 761 nm. The new technique is compared with an analog technique for balanced detection and certain advantages of the computer algorithm are pointed out. In particular, the emerging field of gas spectroscopy in scattering solid media strongly benefits from the technique presented. PACS 42.55.Px; 39.30.+w; 42.25.Hz     

干涉条纹分析的空间扫描方法

本文讨论在垂直载频条纹方向进行空间扫描方法,以干涉图来确定波前的形状,精度约为(λ/50)的标准误差.     

迈克尔逊干涉仪干涉环纹光电计数器的研制

利用干涉环纹明暗交替变化的原理,设计制作了可以用于迈克尔逊干涉仪的干涉环纹计数的光电计数器,利用此仪器可以精确高效地实现干涉环纹的计数,减少了由于人眼进行干涉环纹计数的误差,提高了实验稳定度和精度。我们将制作的干涉环纹光电计数器用于基于迈克尔逊干涉仪的激光波长实验,结果表明采用光电计数器之后,实验精度比裸眼探测明显提高,百分差缩小37.5倍,标准差缩小近3倍。     

基于干涉条纹跟踪实现纳米级位移测量的方法研究

设计了一套干涉条纹图像实时采集处理系统。在分析迈克尔逊干涉条纹特征表象的基础上 ,给出了通过跟踪干涉条纹的移动量测量被测对象纳米级位移量的理论公式 ;提出了干涉条纹特征点的提取与跟踪算法 :分段线性变换、方形窗口中值滤波和门限化边缘提取 ,给出了基于统计学原理的通过计算多条干涉条纹移动量获得被测对象纳米级位移量的计算公式。实验结果表明了该方法的有效性和实用性     

A five-point stencil based algorithm used for phase shifting low-coherence interference microscopy

The phase shifting technique is the most widely used approach for detecting the envelope in low coherence interferometry. However, if the phase shifts calibration contains errors, some parasitic fringe structure will propagate into the calculated envelopes and cause imprecision in the envelope peak detection. To tackle these problems, a five-point stencil algorithm is introduced into the phase shifting interference microscopy. Considering the amount of parasitic fringes, envelope peak detection and computational efficiency, the presented approach leads to satisfactory results in performance. In combination with a simple polynomial curve fitting method the proposed algorithm exhibits good performance on envelope peak detection in surface profiling. Both of the simulated results and the experimental results indicated that the presented approach can be taken as an alternative to the currently existing methods used for phase shifting low-coherence interference microscopy.     

炮体表面瞬态温度分布的散斑干涉测试研究

为了可以实现对炮体表面瞬态温度分布变化的实时监测,同时克服传统瞬态高温测试仪器单点探测以及热惯性大等局限性,设计了基于散斑干涉与光谱频域分析相结合的瞬态温度分布测试系统。系统采用散斑干涉技术将炮体瞬态温度变化引发的微小形变转换成散斑干涉条纹,再由傅氏变换完成干涉条纹形变到光谱分布的函数转换,从而通过光谱分布函数反演任意采样时刻上的温度分布。实验采用ZX-FB1型光纤测温仪测试单点位置上瞬态温度作为标准值,再由555 nm激光器与面阵CCD采集散斑干涉条纹,分别使用图像识别法与傅氏变换法完成干涉条纹与瞬态温度的算法匹配,从而反演瞬态温度。实验结果显示,两种方法均能实现瞬态温度检测,但基于傅氏变换频谱分析的散斑干涉法精度更高,并且可以有效地克服由表面瑕疵、漆面磨损等问题造成的粗大误差。     

基于多级组合棱镜提高激光中心波长检测精度的研究

为了在保证抗干扰能力不下降的条件下提高对激光中心波长的检测精度,设计了多级组合棱镜系统,并提出了多级组合棱镜的干涉条纹拼接处理方法及相位耦合的计算公式.通过计算多级组合棱镜的干涉图强度、光程差函数及光谱分辨率,分析了采用三块子棱镜的组合结构的光谱获取,给出了用于分段干涉条纹拼接的处理方法及步骤,最终光谱分辨率可达2.8...     

基于最小二乘迭代的多表面干涉条纹分析

为了准确地测量透射平行平板,提出了基于最小二乘迭代的多表面干涉条纹分析方法.依据波长调谐相移的原理,通过最小二乘迭代准确地求得每组双表面干涉条纹的实际相移值.从而准确地提取平板前后表面面形及厚度变化等信息.模拟计算结果表明.当相移值有微小偏差(小于0.2 rad)时,通过10次迭代后求得相位的峰值(PV)误差为0.005 rad,均方根(RMS)误差为0.002 rad,而相应Okada算法的PV误差为0.512 tad.RMS误差为0.103 rad.实验结果验证了该箅法的有效性.     

基于干涉条纹图像对比法测量微位移

研究了基于迈克尔逊干涉条纹对比法测量微位移的实验。用He-Ne激光器、反射镜和分束镜组成的干涉光路,其中一个反射镜固定在被测物体上,通过被测物体的移动带动反射镜移动使干涉光路发生变化,从而导致干涉条纹的改变。在形成干涉条纹的位置利用线阵CCD采集干涉条纹图像,用序列图像对比的方法对图像进行处理和计算,得出被测物体的微位移。实验表明利用序列图像对比的方法测量微位移,方法切实可行、测量准确度高、测量的精度能够达到微米量级。