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视觉定位技术在惯性元件测量中的应用研究

黎春宇  
【摘要】:陀螺仪是舰船、飞机、导弹等用来导航和控制的重要敏感部件。转子陀螺上的惯性元件一般都具有深孔、微孔等精细结构。在三坐标测量机上要实现对上述精细结构的测量,必须要有精确的定位作保障。 本文在课题组DHFORM系列测量机上,引入视觉定位技术,开发针对惯性元件的视觉定位系统,实现了对工件快速、高精度的非接触定位,保障了测量的顺利进行,提高了测量效率。 论文的主要内容和工作如下: 1)根据对待测惯性元件的结构特征、待测的几何要素以及工件测量的硬件环境的分析,确定了定位任务,并围绕定位任务的各项内容和指标进行了视觉定位系统的结构设计。针对内框架工件,设计了专用工装,实现了工件的部分定位;使用了背光照明,突出工件的轮廓;使用长焦距远心照明,节省了系统的空间占用;选用远心镜头,消除了透视效果,同时提高了定位精度。针对外框架轴承工件,对工装和相机镜头进行了一体化设计,保证了轴承孔在相机的视场范围内;设计了环形背侧照明光源,使红宝石轴承孔的图像清晰,具有较高的对比度。 2)从图像滤噪、图像分割、图像边缘检测、边缘轮廓提取以及边缘亚像素定位等方面,分析了图像处理过程的常用算法,然后通过实验对比了各种算法的优劣性,在此基础上选择了合适的图像处理算法使用在视觉定位系统中。 3)对具体工件的定位程序和定位方法进行了设计。设计了内框架视觉定位系统中工件在测量机XY平面内偏角的标定方法,建立了图像坐标系与测量机坐标系的对应关系,设计了内框架工件的定位方法,并进行了定位实验,然后根据实验结果,分析和改进了重复性较差的定位项目。对外框架轴承的视觉定位系统进行了标定,并根据外框架红宝石轴承图像的特点,设计了轴承孔心定位程序,实验证明,系统的定位精度很好地满足了工件定位的要求。


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