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微工作台运动姿态视觉测量与跟踪方法研究

作　者: 朱荷蕾
导　师: 李航
学　校: 河南科技大学
专　业: 机械电子工程
关键词: 机器视觉微工作台视觉检测图像跟踪
分类号: TP391.41
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 24次
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内容摘要

随着现代机械加工工艺的深入发展,机械加工对象逐渐微型化、精密化,由此发展起来的微机械加工技术为机械制造开辟了一块崭新的领域。微机械加工广泛应用于航天国防、工业制造、精密仪器、生物医学等方面,是一个国家现代工业发展水平的重要标志之一。在微机械加工过程中,需要对微机械加工对象的几何尺寸进行实时地检测与跟踪,并反馈给运动控制系统,从而提高加工精度。但微机械结构及操作平台的承载能力都比较小,传统的几何测量传感器不适用于加工过程的微机械工件的尺寸检测,因此,微机械加工对象的几何尺寸检测只能采用非接触式测量方法。本文提出了一种基于机器视觉的微工作台三维运动姿态检测与跟踪的方法。该方法将微机械加工平台物理形状抽象为一个长方体,并选取该长方体上的四个角点作为特征点,利用双目视觉测量原理实现特征点的三维世界坐标测量及表征点的动态匹配跟踪,同时使用特征点的三维坐标变化表征微工作台的位姿变化,实现对微工作台运动姿态实时、非接触的快速测量及跟踪检测,并且能够降低微工作台三维运动误差检测的复杂性。本文的主要研究成果如下:1.利用针孔成像原理,建立摄像机成像的投影变换模型,获取空间点的三维坐标值的计算方法,结合双目视觉测量原理建立了微工作台三维姿态测量的算法。2.利用数字图像处理的基本方法,建立了基于特征点匹配的图像跟踪算法和基于模板搜索方法的匹配算法,实现了微工作台的运动位姿的动态检测和跟踪。3.利用摄像机和三坐标测量仪搭建微工作台姿态测量整体系统,该系统分为硬件设计部分和软件设计部分,并且通过实验证明了该测量系统的可靠性。

全文目录

摘要  2-4
ABSTRACT  4-8
第1章绪论  8-14
  1.1 研究背景及意义  8-9
  1.2 机器视觉测量方法的研究现状及趋势  9-10
  1.3 研究现状及发展趋势  10-12
    1.3.1 研究现状  10-11
    1.3.2 发展趋势  11-12
  1.4 本文的研究目的和内容  12-14
第2章位姿测量原理与方法  14-22
  2.1 双目视觉测量的原理  14-17
    2.1.1 摄像机成像的投影变换模型  14-16
    2.1.2 空间点三维坐标的求取原理  16-17
  2.2 基于特征点的位姿表征方法  17-22
    2.2.1 刚体变换  17
    2.2.2 位姿表征及求解  17-22
第3章图像处理及特征点跟踪方法  22-34
  3.1 图像处理的方法  22-27
    3.1.1 图像处理概述  22-24
    3.1.2 图像处理的常用方法  24-27
  3.2 特征点的提取方法  27-29
  3.3 特征点的匹配跟踪方法  29-34
    3.3.1 特征点的匹配算法  29-31
    3.3.2 特征点的跟踪方法  31-34
第4章微工作台位姿测量系统设计  34-40
  4.1 测量系统的整体框架  34-35
  4.2 硬件系统设计  35
  4.3 软件系统设计  35-40
第5章实验  40-47
  5.1 双目标定实验  41-44
    5.1.1 概述  41
    5.1.2 双目标定过程  41-44
  5.2 位姿测量实验  44-45
  5.3 结果分析  45-47
第6章结论  47-48
参考文献  48-52
致谢  52-53
攻读硕士学位期间的研究成果  53

微工作台运动姿态视觉测量与跟踪方法研究

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