摘要
对各种具有复杂曲面及平面的材料进行缺陷检测的过程中,传统触觉传感器存在探测面积小、探测效率低等缺点。针对这些问题设计并制备了一种指尖型大面积光学式触觉传感器,并将该传感器应用于多种材料的表面缺陷探测中。所设计的传感器外形类似人类手指尖端,同时具备指型曲面和平面双接触面,可满足各种复杂接触面的探测需求。传感器中设计了微型传动装置用于带动摄像头转动以提高成像质量,并通过转动采集多张图像使用APAP图像拼接算法对其进行拼接,增大单次探测有效面积。通过模拟多种材料表面缺陷并制作触觉图像数据集,采用DeepLabv3模型对其进行训练。实验结果表明,在单次采集的情况下,有效探测面积达到16.3 cm^(2),模型通过训练MIoU达到91.2%,可实现多种材料复杂曲面和平面的缺陷探测。
In the process of defect detection for various materials with complex curved surfaces or flat surfaces,conventional tactile sensors have disadvantages,such as small detection area and low detection efficiency.To address these problems,a fingertip type large-area optical tactile sensor is designed and prepared for multi-material surface defect detection.It is similar to the tip of human finger and has both finger-shaped curved and flat contact surfaces,which can meet the detection needs of various complex contact surfaces.A miniature actuator is designed in the sensor to drive the camera rotation to improve the imaging quality,and multiple images are collected by rotation and stitched together using the APAP image stitching algorithm to increase the effective area for single detection.A variety of material surface defects are simulated and a tactile image dataset is created,which is trained by the DeepLabv3 model.Experimental results show that,with a single acquisition,the effective detection area reaches 16.3 cm^(2),and the model achieves 91.2%MIoU through training,which enables the detection of defects on complex surfaces and planes of multiple materials.
作者
吴衔誉
庄嘉权
林忠麟
黄峰
杨铮
Wu Xianyu;Zhuang Jiaquan;Lin Zhonglin;Huang Feng;Yang Zheng(School of Mechanical Engineering and Automation,Fuzhou University,Fuzhou 350108,China)
出处
《仪器仪表学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2023年第2期164-174,共11页
Chinese Journal of Scientific Instrument
关键词
触觉传感器
缺陷检测
仿生结构
图像拼接
tactile sensor
defect detection
biomimetic structure
image stitching
作者简介
吴衔誉,2011年于中国电子科技大学获得学士学位,分别于2014年和2018年获得北卡罗来纳州立大学硕士、博士学位,现为福州大学副教授,主要研究方向为遥感及光谱成像。E-mail:xwu@fzu.edu.cn;庄嘉权,2020年于南京工业大学获得学士学位,现为福州大学硕士研究生,主要研究方向为光机电一体化,光学式触觉传感器研究。E-mail:zhuangjq0105@163.com;通信作者:林忠麟,分别于2012年、2015年和2019年获得南京航空航天大学学士、硕士和博士学位,现为福州大学讲师,主要研究方向为机器人伺服控制、系统建模与仿真。E-mail:linzhonglin@gmail.com;黄峰,2004年于陆军工程大学获得学士学位,2010年于陆军工程大学获得博士学位,现为福州大学教授,主要研究方向为光电探测成像。E-mail:huangf@fzu.edu.cn;杨铮,2020年于南京农业大学获得学士学位,现为福州大学硕士研究生,主要研究方向为图像拼接算法。E-mail:yz97527@163.com
