机器视觉高精度协同测量方法及应用课件.ppt
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- 关 键 词:
- 机器 视觉 高精度 协同 测量方法 应用 课件
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1、许増朴许増朴 机器视觉高精度协同测量方法机器视觉高精度协同测量方法及应用及应用2012-10-172012-10-17 北京北京1、机器视觉协同测量的概念、机器视觉协同测量的概念2、机器视觉高精度、机器视觉高精度协同协同测量的意义测量的意义3、机器视觉两级协同测量方法、机器视觉两级协同测量方法4、机器视觉两级协同测量方法的应用、机器视觉两级协同测量方法的应用5、其它协同检测的应用实例、其它协同检测的应用实例1 机器视觉协同测量的概念机器视觉协同测量的概念 多个机器视觉传感器或机器视觉传多个机器视觉传感器或机器视觉传感器与其它传感器协同完成测量任务的感器与其它传感器协同完成测量任务的过程称为协同
2、测量过程称为协同测量 协同用视觉传感器的种类协同用视觉传感器的种类 点视觉信息点视觉信息 激光位移传感器激光位移传感器一维视觉信息一维视觉信息 线阵线阵CCD传感器传感器二维视觉信息二维视觉信息 面阵面阵CCD传感器传感器三维视觉信息三维视觉信息 立体视觉传感器立体视觉传感器颜色信息颜色信息 彩色彩色CCD传感器传感器等等1、机器视觉协同测量的概念、机器视觉协同测量的概念2、机器视觉高精度、机器视觉高精度协同协同测量的意义测量的意义3、机器视觉两级协同测量方法、机器视觉两级协同测量方法4、机器视觉两级协同测量方法的应用、机器视觉两级协同测量方法的应用5、其它协同检测的应用实例、其它协同检测的应
3、用实例3 机器视觉高精度机器视觉高精度协同协同测量的意义测量的意义 由于不同机器视觉传感器的特点和精度由于不同机器视觉传感器的特点和精度不同,在解决生产过程中的高精度测量问题时,不同,在解决生产过程中的高精度测量问题时,必须合理地选择和安排传感器,进行协必须合理地选择和安排传感器,进行协同工作,才能有效地发挥机器视觉的作用。同工作,才能有效地发挥机器视觉的作用。3 机器视觉高精度协同测量的意义机器视觉高精度协同测量的意义目前机器视觉成像传感器在做精密测量时,存在问题如下:目前机器视觉成像传感器在做精密测量时,存在问题如下: 1、传感器像素分的辨力有限、传感器像素分的辨力有限 2、传感器景深范围
4、有限、传感器景深范围有限 3、传感器视野范围有限、传感器视野范围有限 4、传感器调焦范围有限、传感器调焦范围有限 5、传感器光圈调整范围有限、传感器光圈调整范围有限 6、传感器构造、传感器构造3D测量系统复杂测量系统复杂 7、传感器存在镜头畸变;等、传感器存在镜头畸变;等 这些都是导致机器视觉测量时精度不能满足生产需要的主要因素这些都是导致机器视觉测量时精度不能满足生产需要的主要因素3 机器视觉高精度协同测量的意义机器视觉高精度协同测量的意义不同视觉传感器具有不同的精度(取目前典型值):不同视觉传感器具有不同的精度(取目前典型值): 点视觉激光位移传感器点视觉激光位移传感器 轴向再现性轴向再现
5、性 0.2 m 光点直径光点直径2 m 一维线阵一维线阵CCD传感器传感器 像素尺寸像素尺寸 3.75 m (大于)(大于) 二维面阵二维面阵CCD传感器传感器 像素尺寸像素尺寸 3.75 m(大于)(大于) 三维光栅视觉传感器三维光栅视觉传感器 分辨力分辨力 3.75 m (大于)(大于) 彩色彩色CCD传感器传感器 像素尺寸像素尺寸 3.75m (大于)(大于) 3 机器视觉高精度协同测量的意义机器视觉高精度协同测量的意义 需要对加工精度要求满足需要对加工精度要求满足1m的机械零件进行的机械零件进行 非接触测量,检查是否满足公差要求,虽然面阵非接触测量,检查是否满足公差要求,虽然面阵CCD
6、 传感器可快速成像、测量,但精度不能满足要求。显传感器可快速成像、测量,但精度不能满足要求。显 然单纯使用面阵然单纯使用面阵CCD传感器一般是难以完成高精度测传感器一般是难以完成高精度测 量工作的。量工作的。 为解决快速、高精度测量问题,必须结合各自传为解决快速、高精度测量问题,必须结合各自传 感器的优缺点,加以辅助装置,协同测量,方可实现感器的优缺点,加以辅助装置,协同测量,方可实现 完成高精度测量任务。完成高精度测量任务。 1、机器视觉协同测量的概念、机器视觉协同测量的概念2、机器视觉高精度、机器视觉高精度协同协同测量的意义测量的意义3、机器视觉两级协同测量方法、机器视觉两级协同测量方法4
7、、机器视觉两级协同测量方法的应用、机器视觉两级协同测量方法的应用5、其它协同检测的应用实例、其它协同检测的应用实例3 机器视觉两级协同测量方法机器视觉两级协同测量方法基本原理:基本原理:如下图所示,先利用视觉传感器完成第一级测量(定如下图所示,先利用视觉传感器完成第一级测量(定位),然后引导高精度传感器到指定的测量区域,以完成第二级精位),然后引导高精度传感器到指定的测量区域,以完成第二级精密测量。测量过程如图所示:密测量。测量过程如图所示:机器视觉两级协同测量原理图机器视觉两级协同测量原理图3 机器视觉两级协同测量方法机器视觉两级协同测量方法 方法(方法(1 1):在对测量精度要求):在对测
8、量精度要求5m左右的工件测量时,左右的工件测量时, 第一级采用面阵视觉传感器负责定位和引导;第一级采用面阵视觉传感器负责定位和引导; 第二级采用激光传感器负责高度的精密测量。第二级采用激光传感器负责高度的精密测量。 (高精度(高精度x-y平台带动激光传感器进行测量)平台带动激光传感器进行测量) 3 机器视觉两级协同测量方法机器视觉两级协同测量方法 方法(方法(2 2):): 对于大物体上小尺寸缺陷的测量,可采对于大物体上小尺寸缺陷的测量,可采 用两个分辨力或镜头放大率不同的视觉用两个分辨力或镜头放大率不同的视觉 传感器相互配合,第一级负责全局测量定传感器相互配合,第一级负责全局测量定 位,驱动
9、平台带动第二级传感器对物体位,驱动平台带动第二级传感器对物体 表面小尺寸缺陷或其它参数进行表面小尺寸缺陷或其它参数进行快速、快速、 高精度高精度测量。测量。1、机器视觉协同测量的概念、机器视觉协同测量的概念2、机器视觉高精度、机器视觉高精度协同协同测量的意义测量的意义3、机器视觉两级协同测量方法、机器视觉两级协同测量方法4、机器视觉两级协同测量方法的应用、机器视觉两级协同测量方法的应用5、其它协同检测的应用实例、其它协同检测的应用实例4 机器视觉两级协同测量方法应用机器视觉两级协同测量方法应用倒角齿轮倒角齿轮单齿局部放大图单齿局部放大图 左图为汽车倒角齿轮,右图为其局部放大图。右图中的左图为汽
10、车倒角齿轮,右图为其局部放大图。右图中的3条白条白色线为待测量的三个截面,即激光位移传感器的测量路径。色线为待测量的三个截面,即激光位移传感器的测量路径。汽车齿轮倒角的测量汽车齿轮倒角的测量 面阵图像传感器面阵图像传感器测量测量速度快速度快,但,但测量精度较低测量精度较低,而,而点视觉激光位移传感器点视觉激光位移传感器测量精度高测量精度高,但测量,但测量速度慢速度慢,该,该项目结合以上两种传感器的优缺点,利用前面提出的快项目结合以上两种传感器的优缺点,利用前面提出的快速两级视觉速两级视觉3D3D表面轮廓高精度协同测量方法,已成功将表面轮廓高精度协同测量方法,已成功将应用于汽车齿轮倒角轮廓的测量
11、。应用于汽车齿轮倒角轮廓的测量。4 机器视觉两级协同测量方法应用机器视觉两级协同测量方法应用测量系统的结构图测量系统的结构图 1.X-Y1.X-Y方向移动平台;方向移动平台;2.2.激光传感器;激光传感器;3.3.视觉传感器;视觉传感器;4.4.大理石平台;大理石平台;5.5.被测齿轮;被测齿轮;6.6.LEDLED背光灯箱;背光灯箱;7.7.控制箱;控制箱;8.8.打印机;打印机;9.9.微型计算机微型计算机测量步骤测量步骤1. 1.利用面阵图像传感器和标定板完成测量系统的利用面阵图像传感器和标定板完成测量系统的标定标定。2. 2.将齿轮放置在将齿轮放置在LEDLED背光灯箱上,拍摄齿轮的背
12、光图像。背光灯箱上,拍摄齿轮的背光图像。3. 3.计算机完成图像处理,计算机完成图像处理,通过标定算法定位齿轮待测齿的位置。通过标定算法定位齿轮待测齿的位置。4. 4.计算机发出指令驱动高精度计算机发出指令驱动高精度XYXY平台平台携带激光器到达测量位携带激光器到达测量位置置,并按要求的测量轨迹完成测量。,并按要求的测量轨迹完成测量。5. 5.计算机完成数据处理,并通过打印机输出测量报告。计算机完成数据处理,并通过打印机输出测量报告。成型截面夹角成型截面夹角W W成型面交线到指定面的距离成型面交线到指定面的距离A A单齿的俯视图单齿的俯视图一个截面的后视图一个截面的后视图倒角轮廓测量要求倒角轮
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