微米级机器视觉系统中随机误差与系统误差的研究.pdf

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1、第9期组合机床与自动化加工技术NO．92013年9月ModularMachineTool&AutomaticManufacturingTechniqueSep．2013文章编号：1001—2265(2013)09—0108—03微米级机器视觉系统中随机误差与系统误差的研究赵文辉，赵萍，段振云，赵文珍(沈阳工业大学机械工程学院，沈阳110870)摘要：为了实现机器视觉检测系统对零件尺寸的微米级自动测量，对随机误差和系统误差进行了研究。改进了双线性插值法，对像素进行细分，用canny算法检测出边缘，并用多项式拟合出轮廓。该轮廓存在随机误差和系统误差。根据轮廓的切向连续性，用期望值和实测值进行最优

2、估计，消除随机误差的影响。分别用不同宽度的量块放在视场的四个象限，测得多组图像，提取轮廓点，结合畸变模型，对畸变进行校正并对系统进行标定。通过细分、卡尔曼滤波、畸变校正和标定，每个像素代表的实际尺寸为4．584txm，精度达到2．5m。关键词：机器视觉；误差分析；像素细分；切向连续性；畸变校正中图分类号：TH16；TG65；TP391文献标识码：AResearchonRandomandSystematicErrorsofMicron-sizedMachineVisionSystemZHA0Wen．hui，ZHA0Ping，DUANZhen—yun，ZHA0Wen—zhen(SchoolofM

3、echanicalEngineering，ShenyangUniversityofTechnology，Shenyang110870，China)Abstract：Randomerrorsandsystematicerorsofthemachinevisionsystemwerestudiedinordertomeas—uremicron—sized2Dsizesofpartsautomatically．Thebilinearinterpolationalgorithmwasimprovedtosub—dividethepixels．Theedgewasextractedfromthedig

4、italimagewithcannyalgorithmandtransformedtoapolynomia1．Thisedgehasrandomerorandsystematiceror．Theoptimalestimationofexpectedvalueandthemeasuredvaluewascalculatedbasedoncontourtangentialcontinuity，toeliminatetheeffectsofrandomeror．Thegaugeblockswithdifferentwidthsweresetonthefourquadrantsofthevisual

5、field．theiredgeswereextracted．Distortioncorrectionandsystemcalibrationwasdonecombiningwiththedis—tortionmode1TheactualsizeofeachpixeliS4．584mafterusingsubdivision，Kalmanfilter，distortioncorrectionandcalibrationTestsandanalysesshowthatthemeasurementaccuracyiS2．5ixmclass．Keywords：machinevision；eroran

6、alysis；pixelsub—division；tangentialcontinuity；distortioncorection0引言出的信号进行适当处理，提取测量对象的几何信息，结合光学系统的变换特性，计算出被测尺寸。本CCD传感器具有高灵敏度，高分辨率，高速度，系统所用主要硬件如下。宽光谱响应及测量的非接触性等优点，在测量领域(1)相机采用basler逐行CCDpiA2400—17gm，得到了越来越广泛的应用。在文献[1—2]中，根据分辨率为500万(2448×2050)，芯片为Sony测量的视场和精度要求，选择CCD传感器、镜头、照ICX625，靶面尺寸2／3”(W=8．8mill，

7、H=6．6mm)．．明和图像采集模式，建立了硬件系统。开发了软件(2)镜头选用日本ComputarFA工业自动化镜头系统，从数字图像中提取出零件信息。但是机器视(M5018一MP)，规格为2／3”，和传感器相配。焦距觉系统存在随机误差和畸变、失真等系统误差，对于50ram，光圈1．8—16C，水平视角10．5。。微米级测量系统来说，必须消除误差的影响。本文(3)在机器视觉中，常用照明的方向性来增强被在前期研究