视觉尺寸测量设备(基于机器视觉的尺寸测量方法)

海潮机械 2023-01-16 13:23 编辑:admin 158阅读

1. 基于机器视觉的尺寸测量方法

目前常用的测距 方法主要分为主动测距和被动测距两类。(1) 主动测距主动测距法是通过特定的装置发出能量,测距系统根据反射回来的信息来 测量物体的距离,它主要包括反射能量法、超声时间法等。

反射能量法需要特 殊仪器发射一束光(通常是近红外光或激光)照射到被测物体表面,仪器同时接收被测物体的反射光能量,根据接收到的反射光能量来判断被测物体的距离; 超声时间法测量一束超声波从发射到反射回仪器的时间来判断被测距离。

主动 测距法的优点是受外界环境干扰较小,其缺点是需要额外的能量发射装置,增 加了设备成本,而且有的可能需要能量传播介质(如超声时间法),受环境影响 较大,限制了其使用场合。

(2) 被动测距被动测距法是根据被测物体本身发出的信号(如光信号)来测量物体的距 离,它通常与机器视觉相联系,主要包括立体视觉测距法、单目测距法、测角 被动测距法等。

立体^L觉测距法是仿照人类利用双目感知距离的一种测距方法, 该方法的难点是选择合理的匹配特征和匹配准贝'J,以保证匹配的准确性,而且使 机器人感知世界的深度和广度有限;

单目测距法是通过在光学系统中引进满足 一定条件的"mask",使成像系统的光学传递函数形成一系列周期变化的与目标 物体距离有关的零点,该方法要求目标物体具有低空间频率特性,同时需要精 密仪器测出像距信息;测角被动测距法是美国海军有关单位提出的一种测距方 法,通过对目标两次测角来实现测距,该方法要求平台加速度不能为零。可见上述的各种主动测距和被动测距方法都存在一定的缺点或不足。 本发明的目的是为智能移动机器人提供一种低成本、高精度、易于实现的测距方法,同时可以提高机器人感知世界的深度和广度。本发明的技术方案是基于相似原理的双目测距法,其硬件主要包括两个焦距不同的摄像头、图 像采集卡、摄像头控制电机和主控计算机。

两个焦距不同的摄像头对一个被测 物体进行成像,得到两个尺度不同的图像,图像釆集卡将两个图像发送到主控 计算机,通过相应的算法计算出被测物体在两个图像中的不同尺寸。

再根据三 角形的相似原理,以及焦距、物距和象距的关系公式就可以计算出被测物体的 距离和尺寸信息。

本发明的优点是可以使机器人同时拥有望远镜和广角镜,提高机器人感知世界的深度和广度。

根据该方法的原理公式,不用测出象距就可以计算出物体的距离信息,从而节 省了位移传感器的使用,降低了成本。

通过一系列的实验,也验

2. 机器视觉测量精度

机器视觉测量原理

工业视觉测量技术(或称数字近场摄影测量技术)是一种立体视觉测量技术,其测量系统结构简单,便于移动,数据采集快速、便捷,操作方便,测量成本较低,且具有在线、实时三维测量的潜力,尤其适合于三维空间点位、尺寸或大型工件轮廓的检测。

 

这种非接触测量方法既可以避免对被测对象的损坏又适合被测对象不可接触的情况,如高温、高压、流体、环境危险等场合;同时机器视觉系统可以同时对多个尺寸一起测量,实现了测量工作的快速完成,适于在线测量;而对于微小尺寸的测量又是机器视觉系统的长处,它可以利用高倍镜头放大被测对象,使得测量精度达到微米以上。

 

对于产品尺寸的测量包括产品的一维、二维和三维尺寸测量,运用机器视觉测量方法不但速度快、非接触、易于自动化,而且还精度高。其中CCD摄像机与显微镜相结合的测量方式,可以进行细微的尺寸测量,如晶圆测量、芯片测量等。

 

测量原理:利用CCD摄像机可以获得三维物体的二维图像,即可以实现实际空间坐标系与摄像机平面坐标系之间的透视变换。通过由多个摄像机从不同方向拍摄的两帧(或两帧以上)的二维图像,即可综合测出物体的三维曲面轮廓或三维空间点位、尺寸。

 

目前利用机器视觉测量技术能够达到的最高精度已经达到亚微米级以上,能够满足现阶段绝大部分自动化生产上的精度要求,通过机器视觉系统进行测量定位能让生产线速度更快,生产效率更高。

3. 视觉尺寸测量精度

视觉检测首先要求图纸上的公差,以及客户的检测要求后,依据分辨率、精度等参数,选择满足要求的相机。

精度的单位是mm。根据产品表面和照明状况的不同,我们可以通过放大图像观察辨别稳定像素的个数,从而得出精度。如果条件不允许实际测试观察,一般的规律是,如果使用正面打光,有效像素为1个,使用背光,有效像素为0.5个。这个例子我们取1 Pixel,得到精度为0.019mm约等于0.02mm。

4. 机器视觉测距

在自主移动机器人的实时避障和路径规划过程中,机器人须依赖于外部环境信息的获取,感知障碍物的存在,测量障碍物的距离。目前,机器人避障和测距传感器有红外、超声波、激光及视觉传感器。激光传感器和视觉传感器价格贵,对控制器的要求较高,因而,在移动机器人系统中多采用红外及超声波传感器。

多数系统采用单一传感器进行信息采集,但超声波传感器因为存在测量盲区的问题,测距范围一般在30~300cm之间;而红外测距传感器的探测距离较短,一般在几十厘米之内,它可以在一定程度上弥补超声波传感器近距离无法测量的缺点。因而,本系统采用多路红外和超声波传感器进行距离信息的测量和采集。

二、测距原理及方法

(一)超声波传感器

超声波是指谐振频率高于20 Hz的声波,频率越高反射能力越强。超声波传感器价格低廉,其性能几乎不受光线、粉尘、烟雾、电磁干扰的影响,并且,金属、木材、混凝土、玻璃、橡胶和纸等可以反射近乎100%的超声波,因而,可以用来探测物体。

超声波测距的方法为回声探测法,发射换能器不断发射声脉冲,声波遇到障碍物后反射回来被接收换能器接收,根据声速及时间差计算出障碍物的距离。距离与声速、时间的关系表示为

式中:s为与障碍物间的距离,m; c为声速,m/s;t为第一个回波到达的时刻与发射脉冲时刻的时间差,s。

c与温度有关,空气中声速与温度的关系可表示为

式中c为声速,m/s; θ为环境温度,℃。

(二)提高超声波测距精度的方法

1.采用合适的频率和波长:使用超声波传感器测距,频率取得太低;外界杂音干扰较多;频率取得太高,在传播过程中衰减较大。并且,超声波传感器在测量过程中容易产生盲区,接收端易接收到泄漏波。改善这一缺点,须减少发射波串的长度,增高发射波频率。但发射波串长度过短会使得发射换能器不能被激振或激振达不到最大值;发射波频率过高则衰减大,作用距离下降、有试验表明:使用40 kHz的超声波,发射脉冲群含有10-20个脉冲,具有较好的传播性能。

2.提高系统的计时精度也可提高超声波的测距精度,计时器的计数频率越高,则由于时间的量化误差所引起的测距误差就越小。

3.对系统电路的时间延迟进行补偿可以减小测距误差,提高测距精度。延迟时间

5. 视觉测量尺寸原理

1/16英制管螺纹是每英寸28牙,它的螺距=25.4/28≈0.907毫米,大径7.723小径6.561;1/8英制管螺纹是每英寸28牙,它的螺距=25.4/28≈0.907毫米,大径9.728小径8.56。英制螺纹是螺纹尺寸用英制标注,按外形分圆柱、圆锥两种;按牙型角分55°、60°两种。螺纹中的1/4、1/2、1/8 标记是指螺纹尺寸的直径,单位是英寸。一英寸等于8分,1/4 英寸就是2分,如此类推。扩展资料:

①螺纹夹角的测量螺纹夹角也叫牙型角。螺纹夹角的测量可通过测量侧面角来实现,螺纹侧面角是螺纹侧面与螺纹轴线的垂直面之间的夹角。

螺纹牙的近似轮廓在螺纹两侧直线段采样,对采样点进行直线最小二乘拟合。

②螺距的测量螺距是指螺纹上某一点至相邻螺纹牙上对应点之间的距离。测量时必须平行于螺纹轴线。

③螺纹中径的测量螺纹中径是中径线沿垂直于轴线距离,中径线是一个假想的线。二、测量结果采用机器视觉技术,设计螺纹参数测量自动检测系统,并对标准螺纹试样的螺纹夹角、螺距和中径等参数进行测量。

测量结果表明,螺纹参数在规定的误差范围之内。由于视觉检测具有高效和可靠的特点,经过进一步考察,认为可用于生产实践中。

在通过螺丝螺纹轴线的剖面上,螺纹的轮廓形状称为牙型。相邻两牙侧面间的夹角称为牙型角。常用普通螺纹的牙型为三角形,牙型角为60°。

6. 基于机器视觉的尺寸测量方法有哪些

  轮毂根据直径分多种,根据宽度也有好多种。那么,不同直径、不同宽度、不同材料就可以分出很多型号。  尺寸:轮毂尺寸其实就是轮毂的直径,我们经常能听到人们说的15寸轮毂、16寸轮毂这样的说法,其中的15、16寸指的就是轮毂的尺寸(直径)。一般在轿车上,轮毂尺寸大,轮胎扁平比高的话,在视觉上可以起到很好的张力效果,而且在车辆操控的稳定性方面也会有所增加,但是随之而来的就是油耗增加这样的附加问题。  宽度:轮毂宽度又俗称为J值,轮毂的宽度直接影响到轮胎的选择,同样尺寸的轮胎,J值不同,选择的轮胎扁平比和宽度也就不同。  PCD与孔位:PCD的专业名称叫节园直径,是指轮毂中央的固定螺栓间的直径,一般的轮毂大多孔位是5颗螺栓和4颗螺栓,而螺栓的距离却也各有不同,所以我们经常可以听到4X103,5X114.3,5X112这样的叫法,以5X114.3为例,就代表这颗轮毂的PCD是114.3mm,孔位5颗螺栓。在选择轮毂的时候,PCD是最重要的参数之一,为了安全和稳定性的考虑,最好还是选择PCD与原车一致的轮毂来进行升级改造。  偏距:英文是Offset,俗称ET值,轮毂螺栓固定面与几何中心线(轮毂横剖面中心线)之间的距离,说得简单些就是轮毂中间螺丝固定座与整个轮圈中心点的差值,通俗点说就是轮毂改装之后是向内缩进还是向外凸出。对一般轿车而言,ET值为正,对少数车辆和一些吉普车而言为负。比如一台车的偏距值为40,若是换上了ET45的轮毂,在视觉上就会比原厂的轮毂更缩入轮拱内。当然,ET值不仅仅影响到视觉上的变化,它还会与车辆的转向特性、车轮定位角度都有关系,差距过大的偏距值可能导致轮胎不正常磨耗,轴承易磨损,甚至根本无法正常安装(刹车系统与轮毂相互摩擦无法正常转动),而大多数情况下,同一个品牌的同一款样式的轮毂会提供不同ET值可以选择,改装之前要考虑综合因素,最保险的情况是在不该装刹车系统的前提下,保持改装轮毂的ET值与原厂ET值相同。  中心孔:中心孔是用来与车辆固定连接的部分,就是轮毂中心与轮毂同心圆的位置,这里的直径尺寸影响到我们安装轮毂是否可以确保轮圈几何中心可以和轮毂几何中心吻合。(虽然轮毂变位器可以转换孔距,但这种改装存在风险,网友需谨慎试用)。

7. 机器视觉 尺寸测量

1.

软件算法错误 视觉检测方法、计算公式及图像处理方法的不同,都会对检测系统的测量精度产生一定的影响,并存在一定的误差。INTSOFT智能检测软件采用高分辨率CCD和双远心透镜,能有效提高检测精度,减少软件算法误差。

2.

成像系统误差 CCD的分辨率是视觉测量和视觉检测系统的重要指标。使用的CCD相机分辨率越高,实际被测物体尺寸越小,成像物体表面的分辨率越高,系统的检测精度也越高。几何失真是一个典型的系统误差,也是影响光学检测精度的一个重要因素。选择双远心透镜高质量图像,可提高检测精度。

3.

校准误差 标定过程中系统会引入误差。该方法利用摄像机视场中不同位置的多个图像,对标准部件进行校准,计算其平均值作为校正系数,消除了因镜头畸变而产生的误差。标定过程产生的随机误差。