热真空环境下的视觉测量方法研究.pdf

摘要关键词：视觉测量热真空图像处理曝光补偿实时标定亚像素随着计算机视觉理论及图像处理技术的不断发展，视觉测量技术得到了越来其各个环节都可能受环境条件的影响。以热真空环境下的零件二维间隙尺寸高精越广泛的应用。视觉测量具有测量直观、精度高、非接触、环境适应力较强等诸多优点，但是环境温度、压力、振动等条件也会对视觉测量系统的测量精度产生影响。当视觉测量系统在高低温、真空等特殊环境条件下长时间工作，系统关键元件的性能将受到较大影响甚至会损坏，无法保证测量结果的有效性。因此，有必要对特殊环境。卜．的视觉测量方法进行相关研究。视觉测量系统是一个涉及到光学、电予、计算机和机械的多方面复杂系统，度视觉测量方法为主要研究内容，从理论上分析了特殊的环境温度、压力及振动对测量系统的影响，提出了相应解决对策并设计惶啄芄辉谌日婵栈肪诚率褂的视觉测量系统。在视觉测量系统的硬件设计上，以计算机为处理平台，选用了工业级高分辨率嗷⒃缎墓庋Ь低贰光源及数字电源，并通过增加温控装置和隔振平台来减小环境条件对测量系统的影响，从而保证系统在特殊环境下的长时间稳定工作的性能。软件设计上通过模块化设计便于软件功能扩展。通过综合利用图像去噪、阈值分割、边缘检测和亚像素细分等多种图像处理算法，得到了较为理想的处理效果。设计了一种基于图像特征区域局部平均灰度的曝光补偿算法，减小光照强度变化对测量的影响。针对二维尺寸测量，采朋了一一种简化的基于像素当量的实时标定方法，很好地减小环境条件变化造成的测量误差。在热真空环境下对测量系统进行了性能测试，测试结果表明，系统可以在特殊环境下长时间稳定工作。完成了热真空环境下的零件多种类型二维间隙尺寸参数的测量实验，实验结果表明本文提出的测量方法可实现热真空环境下零件二维问隙尺寸的实时高精度测量要求。
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第一章绪论课题研究背景和意义随着科学技术的快速发展，各领域对加工精度的要求不断提高，并且加工对象也在不断发生着变化，所以对／瘟坎饬恳蔡岢隽烁叩囊G螅渲辛慵叽的高精度测量是工业生产和科学研究的一个重要部分⋯啤Ｋ孀殴窬玫姆⒄梗尺寸测量应用的环境条件也不断扩展，特殊环境下的尺寸测量需求也日益增多。最早使用的手工尺寸测量方法的测量速度慢、精度低、人员劳动强度大，既不能适应复杂环境下的工作条件，也不能满足现代工业中快速和高精度的测量需求。研究能够适用于特殊环境下的自动化、智能化的尺寸测量方法具有重要的现实意义。尺寸测量标准环境的环境温度为。喽允6仍ァブ洌刮甇疨也饬孔爸糜υ独胝裨础６厥饣肪车幕肪澄露取⑹6取⑵鳭玉处于一个非标准的状态，并且测量装置所处的环境中存在一定的振动，这些因素都会引起测量误差。在一些相对恶劣的环境条件下，常规的测量装置的部分元件性能会受到较大影响，甚至会由于超出正常工作的环境条件而造成尺寸测量装置不可修复的损坏。随着图像传感技术和计算机视觉的发展，视觉测量作为一项高新技术在国民经济、科学研究、国防建设等领域得到了越来越广泛的应用，如产品在线质量监控、微电子器件的自动检测、各种模具三维形状测量以及生产线中机械手的定位与瞄准等。因具有测量直观、精度高、非接触、自动化、环境适应力较强等诸多优点，视觉测量是特殊环境下尺寸测量的较好方法。目前，视觉测量技术仍处于不成熟的阶段，其应用主要集中在一些常规环境下，特殊环境下的应用有待于进一步研究和发展。目前，围内外针对热真空环境、地面风洞环境、工业现场环境等多种特殊环境下的尺寸视觉测量方法研究也逐渐增多，并有一些相关的研究报道。本课题以航天领域的科研课题为背景，以热真空这一典型的特殊环境下某航天产品零件装配间隙尺寸高精度视觉测量方法为研究内容，详细地分析了特殊的环境温度、压力和振动等多种因素对视觉测量系统的影响及其解决措施，并在此基础上设计了一套能够适应热真空环境的视觉测量系统。在硬件上选用合适的视觉测量系统的元器件并辅以温控系统和精密隔振平台，保证系统在热真空环境下
热真空环境下尺寸测量及发展现状．日婵栈肪诚鲁叽绮饬长时间工作的性能。针对热真空环境下的图像成像特点，在软件上综合利用多种图像处理和尺寸测量算法，并通过曝光补偿方法提高成像效果以及利用实时标定方法减小环境参数变化对测量精度的影响，’口允迪侄粤慵嘀掷嘈吞卣鞒叽绲精确提取和测量。航天产品工作于特殊、复杂的空间环境，并且产品有着极高的可靠性要求。空问环境是一个高真空、超低温、强辐射场所，空间真空环境对航天产品的影响是复杂的，它包括多方面的内容，有由真空状态引起的空间真空效应，也有基于空间真空环境并与其他环境共同引起的所谓协同效应，例如：压力差效应、放电效应、辐射传热效应、真空出气效应、材料蒸发和分解效应、粘着和冷焊效应等Ｕ庑┬в嵊跋斓胶教觳返