神光Ⅲ装置用搭载平台高准确度自动瞄准方法

为了实现搭载平台对打靶目标的高准确度定位瞄准,提出了一种基于视觉伺服的瞄准方法.定义视觉系统中的脱靶量与投影矩阵,并用投影矩阵计算脱靶量,使得计算值接近于真值;再使用三自由度混联机构运动模型,提高姿态调节准确度;最后,通过投影矩阵与运动模型优化视觉伺服策略,使得整个瞄准过程得到很大简化,不需较准视觉系统即可进行自动瞄准.将搭载平台安装到神光装置上进行自动瞄准准确度检测,得到其瞄准准确度为:X方向11μm,Y方向12μm,Z方向14μm.搭载条纹相机进行激光打靶考核验证,得到了物理实验过程的完整数据,表明该瞄准方法满足工程使用要求.     

极坐标激光直写系统原点定位的实验研究

分析了旋转线性光栅法对准光轴与旋转机械轴中心的理论准确度,实验研究了极坐标激光直写系统的原点定位.在极坐标激光直写系统下进行了圆环线条写入实验,得出了原点定位的准确度,原点定位准确度优于0.5 μm,实验与理论定位准确度基本一致.     

基于最小损失函数法进行三视场天文定位定向的误差分析

研究了基于最小损失函数法的三视场定位定向中各个误差源对定位定向准确度的影响.给出了基于最小损失函数进行三视场天文定位定向的数学模型,结合模型归纳了定位定向的误差源及其特性,分析了误差源对定位定向信息对的影响.最后,建立了定位定向误差仿真模型,并利用蒙特卡罗法进行误差仿真分析.仿真结果表明系统的定位准确度为88.1m,定向准确度为3.0″.分析指出定位定向主要的误差源是水平测量误差,其次是垂线偏差数据误差.野外实验表明,该系统的定位准确度为163.0m,定向准确度为3.5″,水平测倾角的误差对定位定向结果的影响较大.     

基于Kirsch和Canny算子的陶瓷碗表面缺陷检测方法

提出了一种基于机器视觉的陶瓷碗表面缺陷检测方法,该方法主要通过Kirsch算子和Canny算子的结合来实现表面缺陷的边缘检测。采用传统Kirsch算子的8个方向模板分别对图像上的每一个像素点进行卷积求导,选取最大模板,确定其边缘方向,结合Canny算子信噪比高、检测准确度高、边缘细节保留好等特点完成表面缺陷的检测,通过缺陷的几何特征判断是否存在缺陷。实验结果表明,该算法很好地抑制了噪声干扰,提高了边缘定位准确性及检测准确度,在保留边缘信息的同时避免了伪边缘的出现。     

基于相机视角的标定和定位算法的研究

双目视觉可用于目标的准确定位和三维信息获取。对双目视觉中的标定和定位算法进行了基于相机视角的相关研究,包括成像模型、基于相机视角的双目视觉标定和定位的基本原理等,并进行了实验验证。将其结果与传统算法进行了相应的对比分析,结果表明具有良好的标定和定位效果。     

基于最大长度序列的绝对位移精密检测方法

为了检测精密机构的微小位移,根据位移编码与机器视觉技术,提出一种基于最大长度序列（Maximum Length Sequence—MLS）的绝对位移检测方法。该方法设计了基于MLS的绝对位移检测的视觉靶标方案,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,并进行实验验证。实验结果表明,该方法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,且无须视觉标定。     

基于共面特征点的单目视觉位姿测量误差分析

为了克服单目视觉测量中景深信息缺失的问题,运用改进的两段式迭代算法,对刚体位姿测量解算模型进行了优化.给出了特征标靶最优化布局,理论分析了标靶尺寸大小、标靶基线长度及特征圆点大小和解算准确度的关系.实验结果表明,优化的特征标靶布局、较大的特征标靶基线长度及较小的特征圆点靶标能够提高测量解算准确度.该研究对提高实际测量系统解算准确度具有一定的理论指导意义.     

辊型CCD检测法中轧辊轴线偏移的补偿

根据激光线阵CCD检测技术原理,提出一种快速、高准确度的轧辊辊型检测方法,阐述了系统组成与检测过程.针对辊型检测过程中易出现的轴线偏移现象,从垂直检测平面和平行检测平面两个方向采取补偿措施,有效地提高了系统检测准确度.同时检测系统对CCD信号进行处理时,采用浮动阈值法,有效降低噪音对CCD成像质量的影响,保证了系统的分辨率与检测准确度.实验证明,系统的检测准确度可达到实际生产过程中辊型检测的要求,为实现辊型在线检测的高速、高准确度、高自动化提供了一种新的研究方法.     

大镜面在位检测中的相位恢复技术研究

为了满足大型光学镜面加工对在位检测的需求,探索了一种应用相位恢复技术的新型镜面测量方法.构建了基于离焦光场的相位恢复测量系统并实现了与此系统相适应的相位恢复算法,此测量系统结构简单且不易受环境振动影响.在此系统基础上,详细分析了各种误差因素以及系统测量准确度和测量范围,并针对在位检测的特点和要求,研究了此方法在应用中的可靠性.对一面口径430 mm的球面反射镜进行了分平台在位测量实验.实验中分析了不同测量参量对测量结果的影响.相位恢复测量与干涉测量结果对比较为吻合.理论分析和实验都表明该方法切实可行,检测准确度满足光学镜面研抛加工要求.     

基于M-Z干涉的光纤围栏系统实验研究

对基于M-Z干涉技术的光纤围栏系统进行了实验研究.讨论并分析了M-Z干涉技术在光纤围栏系统中的应用原理.利用M-Z干涉技术和互相关技术,在总计60 km的光纤上进行了单点和两点扰动的原理性实验.在采样速率为20 MHz时,理论上最高可达10 m的定位准确度.     

光电成像探测中目标方位测量方法

为了在光电成像探测目标的同时给出目标相对探测器的方位信息,探讨了一种基于单目视觉的运动目标方位测量方法。根据投射成像原理,推算出二维目标像点坐标与目标的空间三维位置之间的映射关系,建立了单目视觉测量目标方位的数学模型。结合帧间差分法和KLT方法检测静止背景下和变化背景下的运动目标,并对目标特征点进行亚像素定位。试验和仿真结果分析表明,该方法能够有效提取目标的特征点,可对目标较为准确地定位,并通过单目视觉测量出目标方位信息,误差控制在8%的范围内。     

光电成像探测中目标方位测量方法

为了在光电成像探测目标的同时给出目标相对探测器的方位信息,探讨了一种基于单目视觉的运动目标方位测量方法。根据投射成像原理,推算出二维目标像点坐标与目标的空间三维位置之间的映射关系,建立了单目视觉测量目标方位的数学模型。结合帧间差分法和KLT方法检测静止背景下和变化背景下的运动目标,并对目标特征点进行亚像素定位。试验和仿真结果分析表明,该方法能够有效提取目标的特征点,可对目标较为准确地定位,并通过单目视觉测量出目标方位信息,误差控制在8%的范围内。     

基于局部区域灰度矩图像边缘定位方法的研究

在采用机器视觉测量零件尺寸的过程中,提出了一种基于局部区域灰度矩图像边缘定位方法。该方法先利用中值滤波对采集到的图像进行处理,然后通过Prewitt算子对边缘进行初步定位,在此基础上,对图像边缘附近的9个像素的灰度值进行一维灰度矩定位,最后采用误差分析和处理的方法,获得更精确的边缘位置。实验证明,该方法能有效提高边缘检测精度,在检测分辨率为1000DPI情况下,尺寸检测误差小于2um。     

医疗机器人双目视觉硬件系统设计与实现

根据双目视觉定位原理,通过分析系统各部件的工作原理和医疗机器人手术导航的实际需求,结合市场供货情况,提出了一种适用于医疗机器人手术导航定位的双目视觉硬件系统设计方法。采用该方法设计的双目视觉定位系统进行了手术导航模拟实验,结果表明：该系统可以辅助医疗机器人完成手术规划,定位精度可以达到2 mm,能够满足临床应用要求。     

基于计算机视觉的屏板精密定位系统研究

针对荫罩式等离子显示器屏板定位的特点, 研制开发了一套基于计算机视觉的荫罩式等离子显示器屏板精密定位系统, 系统以工业控制计算机为核心, 取CCD信号为控制信号, 由微机控制实现高精度位置检测及全自动精密定位, 从而实现等离子显示器前基板、荫罩和后基板三者之间的全自动精密定位。采用的快速图像边缘检测技术、特征图形标识识别技术和精密驱动控制技术, 可有效提高位置检测信号的灵敏度及定位速度。系统在软、硬件方面采取的一系列抗干扰措施, 确保了较高的定位精度及工作可靠性。实验结果表明, 基于计算机视觉的精密定位系统可获得±5μm的精密定位, 对荫罩式等离子体显示器的产业化具有重要的实用价值。     

手-眼视觉动态目标定位方法研究

提出了一种机器人手-眼视觉分步动态目标定位方法,实验中保持摄像机图像平面与工作台平面平行,通过摄像机在不同高度对工作台上目标的分步拍摄并获取目标位置信息,将目标定位的三维关系简化为二维关系处理。在摄像机对目标定位的过程中,目标位置信息被不断修正,最终将目标定位在图像的中心位置,进而引导末端执行器完成对目标的准确抓取。实验结果显示该手-眼视觉分步动态目标定位方法定位准确、可靠性高。     

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。     

Laser imaging and approximation networks for calibration of three-dimensional vision

An automatic calibration technique for three-dimensional vision is presented. This technique determines the vision parameters by means of approximation networks and image processing of a laser line. Also, the network performs the three-dimensional vision based on laser scanning and a mobile camera. The network is built based on the behavior of a laser line and the camera position. Here, an electromechanical device moves the camera during the vision task and the network provides an automatic re-calibration. Thus, the vision is carried out via mobile camera and extrinsic parameters are not passed to the system. Therefore, the accuracy and the performance of the vision procedure are improved. It is because the physical measurements of references are avoided. Thus, a contribution for the calibration of lighting methods is achieved. Additionally to it, the mobile setup provides a high sensitivity and avoids occlusion. The proposed technique is tested with real objects and its results are evaluated based on laser projection methods. To carry it out, a root mean square of error is computed using a contact method as reference. Also, the time processing is described.     

基于视频的精确放疗摆位系统研究

重点介绍了中国科学院等离子体物理研究所“精确放射治疗系统”课题组在基于视频的摆位方法领域的最新研究成果,如基于双目视觉的摆位系统、基于轮廓匹配的位置测量系统和呼吸门控系统。简要介绍了这些方法的原理、应用场合及应用前景。This paper introduces the newest research production on patient positioning method in accurate radiotherapy brought by Accurate Radiotherapy Treating System （ARTS） research team of Institute of Plasma Physics of Chinese Academy of Sciences, such as the positioning system based on binocular vision, the position-measuring system based on contour matching and the breath gate controlling system for positioning. Their basic principle, the application occasion and the prospects are briefly depicted.     

基于α-MoO3的可调谐法布里-珀罗谐振腔比色生物传感器

生物传感器是近年来的热点研究方向,其中基于折射率变化的光学传感器在灵敏度方面具有很大优势.本文基于α-MoO3设计了一种集成微流腔的法布里-珀罗谐振腔比色生物传感器.理论分析了BK7/Ag/SiO2作为谐振腔反射面的可行性,并进一步用传输矩阵法分析了所设计的比色生物传感器的透射光谱.当微流腔通过不同浓度的NaCl溶液时...