一种应用在高精度贴片机上的视觉纠偏算法

高精度贴片机的视觉定位系统是提高贴片精度的关键。利用机器视觉技术分别对贴片元件和PCB板的位置及角度偏差进行检测。采用了以区域生长法为基础的元件中心和角度的计算方法,以最大内接矩形法计算了PCB板的中心和角度,从而得到了需要纠偏的位移和角度。实验验证元件中心的检测精度可达30 μm,算法处理总时间为63.6 ms,满足贴装元件定位检测系统对高速高精度的要求。     

光刻投影物镜的琼斯光瞳检测方法

提出一种基于琼斯光瞳的光刻投影物镜偏振像差检测方法。推导了基于琼斯矩阵的检测方程,建立了光强矢量与琼斯矩阵克氏积的线性关系,利用该线性关系直接检测琼斯光瞳形式的偏振像差。以一个典型的光刻投影物镜的琼斯光瞳为检测对象对所提方法进行仿真验证,仿真中考虑了偏振元件与CCD的实际参数误差,并与传统穆勒矩阵椭偏法转换得到的琼斯光瞳进行比较。对于同一种典型的偏振元件旋转角组合,与传统测量方法相比,所提方法测量的偏振衰减和偏振相位延迟误差均明显降低。仿真结果表明,所提方法在不增加现有测量装置复杂度的基础上,明显提高了琼斯光瞳形式偏振像差的测量精度。     

基于相位恢复的失配反射层析图像重建算法

研究了基于计算机断层扫描的激光反射层析成像技术的相关理论。实际情况下由于目标运动与探测平台振动等原因,非合作目标不同角度的反射投影相对于目标旋转中心存在平移,从而引起不同角度下投影失配,导致投影重建图像出现失真和伪影。采用误差减小、混合输入-输出相位恢复法对投影失配条件下反射层析重建图像进行相位恢复,仿真验证了该算法在投影角度过采样、完全投影与稀疏投影角度下的可行性。     

基于环向特征的快速旋转不变性匹配算法

景象匹配中经常会出现基准图与模板图之间存在任意角度旋转的情况,传统的结构化模板匹配算法是通过逐个比较基准图与模板图对应像素灰度值之间的相关性来进行匹配的,所以只能工作在小角度旋转的情况下,对任意角度旋转的景象匹配是无能为力的.利用圆的各向同性和投影特征提出了圆环投影匹配算法,并构造了环向特征投影不变量,用环向特征作匹配.实验结果表明,在同等条件下,该方法较圆投影算法具有更高的鲁棒性,且匹配速度可增快7倍,匹配概率可提高10%～20%.     

自适应红外隐身系统的背景投影误差分析

通过观察点、目标以及背景之间的透视投影关系,建立了目标与遮挡背景之间的空间对应模型,得到了模型中的视点坐标和距离参数的背景投影误差方程,并利用蒙特卡罗统计方法对旋转角度参数进行误差分析.实验结果表明:各参数误差与像素偏差之间呈线性关系,在不同初始条件下,视点坐标和距离参数的误差对像素偏差的影响是不同的;由视点X、Y坐标误差引起的像素偏差远大于视点Z坐标或距离参数的误差,俯仰角与偏航角误差引起的像素偏差远大于由滚动角引起的偏差.     

基于重投影的多项式拟合校正射束硬化

在X射线工业CT(ICT)中,射束硬化会导致重建的图像出现伪影,甚至产生变形。为了消除这种影响,提出了一种基于重投影的多项式拟合校正射束硬化的方法。该方法对原始CT图像进行阈值分割二值化,将物体目标区域的像素值设为1;重投影此二值图像以获取X射线贯穿物体的长度集合;利用多项式拟合此长度集合与多色投影间的关系来建立射束硬化校正模型,用该模型对多色投影进行校正。与传统的多项式拟合校正方法相比,该方法不需要楔状模体(用于测量不同厚度下的衰减值,以此来建立射束硬化校正模型)。研究表明,该方法能有效地抑制射束硬化的影响。     

基于多角度投影激光吸收光谱技术的两段式速度分布流场测试方法

针对具有明显速度梯度的非均匀流场速度分布在线测试难题,提出了基于多角度投影的激光吸收光谱多普勒速度分布测试方法,利用多角度投影吸收光谱信息低频能量相对变化对两段式速度分布区间长度与对应速度值进行耦合求解.建立不同投影角度下吸收光谱平均频偏值与不同速度区间频偏差值之间的函数关系,提出了基于傅里叶变换的光谱信号低频能量变化分析方法,解决了不同速度梯度条件下光谱信号微弱变化检测难题.采用7185.6 cm~(–1)波段H_2O特征谱线结合三条投影光路实现了对于两段式速度分布模型的快速重建,研究了投影角度以及不同幅值噪音对速度分布计算的影响.分析表明该方法对于具有明显速度梯度的流场中高速区速度值重建结果最佳,相对误差0.9%,同时测量噪音对高速区速度值重建结果影响最小.投影角度增大有利于增强重建方程中不同速度区间光谱频偏差值对速度区间长度比值的灵敏度,提高测量精度.考虑到系统测量空间分辨率限制, 0°, 30°, 60°是较为理想的光路分布角度.研究结果对于推动激光吸收光谱技术在发动机诊断及气体动力学研究中的应用具有重要意义.     

基于双向反射分布函数模型的结构光投影自适应调制方法

金属结构件的三维形状测量是评定金属构件加工质量的基础,基于结构光的三维重建方案受到金属构件中的高亮反射影响,存在着信噪比下降,甚至数据缺失的问题。针对金属构件检测中的高光问题,提出了一种自适应的条纹投影测量方案,并将其应用到金属表面的形状尺度测量中。采用了结合阈值化方法和色彩空间变换的方法检测图片高光区域,使用基于极线约束的投影-相机双视图搜索方法获取相机投影仪之间的变换关系,提出了基于双向反射分布函数(BRDF)光学成像模型的条纹调制参数生成方案,实现了投影条纹的像素级调制。实验结果表明,所提方案在减少投影次数提高测量效率的同时,高光区域测量结果的无效区域补偿率达51.3%,测量精度提升77.4%。     

基于时间补偿的激光扫描投影图形偏差校正研究

为了解决自研的激光扫描投影系统在实际扫描投影零部件外形轮廓时会存在拖尾、缺失和非预期的圆角过渡等图形偏差,严重影响投影出零部件外形轮廓的形状准确度的问题.通过分析拖尾和缺失偏差、转角偏差产生的原因,研究了基于时间补偿的激光扫描投影图形偏差校正方法,得出了补偿时间与采样率间的关系,建立了时间补偿与投影图形转角角度间的数学模型.应用所研究方法在自主搭建的激光扫描投影系统中进行验证实验,并与国外FARO激光扫描投影系统的投影图形进行对比.实验结果表明:对优化投影路径后的5行5列棋盘格图形进行投影时,比较偏差补偿前后实际投影图形效果,补偿后的投影图形形状准确度优于0.5 mm.基于时间补偿的激光扫描投影偏差校正方法可以有效地补偿拖尾和缺失偏差、能够优化非预期的转角偏差,该方法应用于自主研发的激光扫描投影系统能够显著提高投影图形准确度,具有良好的实际应用价值.     

利用照度测距圆重叠区重心估计的可见光室内定位方法研究

基于点光源照度函数测距原理,提出了一种利用相对照度测距圆重叠区重心估计的定位方法。通过探测器与光源投影点的照度比来测量探测器与光源投影点之间的距离,并建立以投影点为圆心的测距圆方程;将三测距圆的公共重叠区域的重心作为探测器位置的估计值,求出该公共重叠区域重心位置即可实现定位;实验中以LED模拟点光源,采用所提出的方法,定位误差约为3.51cm。实验验证了本方法可实现快速、精确地室内定位。     

Optimization of Selective Assembly for Shafts and Holes Based on Relative Entropy and Dynamic Programming

Selective assembly is the method of obtaining high precision assemblies from relatively low precision components. For precision instruments, the geometric error on mating surface is an important factor affecting assembly accuracy. Different from the traditional selective assembly method, this paper proposes an optimization method of selective assembly for shafts and holes based on relative entropy and dynamic programming. In this method, relative entropy is applied to evaluate the clearance uniformity between shafts and holes, and dynamic programming is used to optimize selective assembly of batches of shafts and holes. In this paper, the case studied has 8 shafts and 20 holes, which need to be assembled into 8 products. The results show that optimal combinations are selected, which provide new insights into selective assembly optimization and lay the foundation for selective assembly of multi-batch precision parts.     

加工误差引入的薄型KDP晶体附加面形

针对惯性约束聚变（ICF）驱动装置中口径为400 mm400 mm薄型频率转换KDP晶体在45放置状态下产生的附加面形问题,采用有限元分析软件ANSYS,建立了以实测数据为基础的大口径薄型KDP晶体的应变模型和有加工误差的夹具模型,仿真分析了KDP晶体的加工误差和夹具的加工误差对KDP晶体附加面形的影响, 给出了KDP晶体附加面形变化的P-V值和RMS值。在此基础上,通过对KDP晶体的加工误差及夹具支撑表面不同类型和不同大小加工误差的分析和比较,得出:KDP晶体边缘的加工误差和夹具支撑表面的凹型加工误差是引起较大附加面形的原因之一,KDP晶体的加工误差也会导致其面形变化不均匀,而夹具支撑表面的凸型、波浪形加工误差和压条表面的随机加工误差对KDP晶体附加面形的影响相对较小,且支撑表面的随机加工误差引起的附加面形变化介于其他两者之间。     

基于形态学的人工标志中心亚像素定位方法研究

在使用圆形人工标志的计算机视觉检测中,标志的定位精度直接影响到检测的整体精度。以往的中心定位算法对人工标志的中心定位精度差、速度慢,已不能满足精密、快速的检测要求。在经典数学形态学的基础上提出采用改进的扩展形态学的方法提取圆形人工标志的边缘,通过最小二乘拟合方法计算人工标志中心。该方法具有精度高和速度快的优点。实验表明其定位精度在0.02~0.03像素之间,能够满足高精度计算机视觉检测的要求。     

一种容差模拟电路的分级故障诊断方法

In this paper, a tolerance analog circuit fault diagnosis method based on hierarchical fault dictionary is proposed. During the simulation before test, firstly, the Worse-Case Analysis is used to get the normal characteristics output interval of the circuit under test and the output interval is saved as the first class fault dictionary, which will be used to fault detection; secondly, node-voltage sensitivity sequence is used as fault characteristics to build the second class fault dictionary for locating fault component; thirdly, based on simulation before test according to dividing the component parameters into seven segments, the third class fault dictionary is built to identify the parameter interval of components. In the fault diagnosis stage, based on the established three-class fault dictionary, fault detection, fault locating and component parameter interval identification can be realized respectively according to practical application. The proposed method can improve the efficiency of diagnosis after test and the solution will be a meaningful reference for practical applications. Finally, the simulation experiment demonstrates the effectiveness of the proposed method.     

基于数字图像的高精度面内转角测量方法

针对科研与工程中转角测量优于5″的高精度要求,提出了一种用直线做特征标志的基于图像的测量方法。用高分辨率相机采集被测物上长直线标志,通过高精度检测图像上直线的倾斜角度来计算转角。分析了基于图像高精度角度测量中出现的多种原来无需考虑的影响精度的因素。给出了角秒级角度测量时直线的拟合检测算法以及直线标志的成像宽度、长度、与采样方向的角度等参量的选择应满足的条件。仿真和实验结果表明直线宽度5~9 pixel,直线方向避开与采样方向成0°和45°角时角度检测精度达到最优,当直线长度不小于1000 pixel时测量精度优于5″。     

Design and analysis of radial support for a large-aperture rotating mirror

Effective support ways can contribute to the good performance of a large-scale optical system. An adjustable three-segment surface-contact radial support way is proposed to facilitate the movement process of a large-scale rotating mirror. Under a most dangerous working condition, the supporting angle is optimized by a two-step optimization method, which makes the maximum PV value reduce by 10.26% relative to that before optimization and that the maximum von Mises stress has a very little increase. Moreover, the coupling analysis of thermal stress in the rotating mirror caused by some thermal factors, such as motor heat, is carried out to validate the assembly design. The supporting way, as an effective radial mounting for dynamic optical elements, can be valuable for the reference of similar opto-mechanical design.     

基于奇偶函数法的绝对检测实验研究

针对平面干涉检测技术的检测精度受限于参考面面形精度的问题,提出使用基于奇偶函数的高精度绝对检测方法消除干涉系统中参考面面形误差的影响。对旋转角度误差与旋转偏心误差对绝对检测方法测量精度的影响进行了仿真分析。利用商用菲索干涉仪,设计和分析了绝对检测精度实验及重复性实验。仿真结果显示:旋转角度误差在达到0.13°时,测量误差PV值为0.000 1λ;旋转偏心误差达到3 pixel时,测量误差PV值为0.005λ。实验结果显示:测得实际样品的绝对检测精度PV₁₀值为0.041 5 λ,RMS值为0.008 7 λ,小于常规干涉检测所得结果;对同一平面两次独立的绝对检测结果进行点对点作差处理,从而获得残差图,其残差图PV₁₀值为0.004 λRMS值为0.000 5 λ。实验结果表明了该方法的高重复性和有效性。     

用于靶丸装配的胶黏剂荧光性能及相容性研究

为充气靶丸的精密装配提供有效的胶斑定位检测方法,研究了具有荧光特性的环氧胶黏剂,通过环氧胶黏剂与香豆素和JS-064荧光染料的相容性及荧光性的研究,探索其适用于靶丸装配和检测的添加工艺。分别测定了入射波长和适用于工艺的激发波长,研究了荧光强度与香豆素浓度的关系以及固化剂对荧光强度的影响。并确定了无水乙醇减小表面张力的工艺方法。结果表明:香豆素的激发波长为274nm,入射波长为519nm;荧光染料的激发波长为435nm,适用于胶斑定位检测的激发波长为365nm;香豆素能很好地溶于固化剂176中,有淡蓝色荧光,而荧光染料均匀分散于胶黏体系,且荧光性能良好。     

ICF靶丸装配误差检测

针对激光惯性约束聚变装置中靶丸装配误差检测困难、要求精度高的特点,研制了一套用于微靶装配参数检测的测量系统。提出了一种基于激光与CCD的复合式测量方法,建立了二者数据融合的数学模型,通过标定空间位置关系有效地把二者的测量数据融合到同一个坐标系中,从而实现了高精度三维测量。分两种情况讨论了靶丸装配误差的检测方法。实验结果验证了这两种方法的可行性,并比较了两种方法的测量精度,其极限测量误差均不超过3 m。