题名 基于最优匹配区域的结构光系统的投影仪标定
被引量：6
1
作者
王中任 万仁全 刘亚俊
机构
湖北文理学院机械与汽车工程学院 汽车零部件制造装备数字化湖北省协同创新中心 华南理工大学机械与汽车工程学院
出处
《激光与红外》
CAS
CSCD
北大核心
2016年第3期329-333,共5页
基金
湖北省自然基金项目(No.2014CFB637)资助
文摘
针对现有的投影仪标定算法精度不高的问题,根据投影仪的非线性模型,提出一种基于最优匹配区域的新投影仪标定算法。首先通过试验得到最优匹配区域,然后在最优匹配区域内计算角点的局部单应性矩阵,最后采用相机标定的方法对投影仪进行亚像素级标定。实验结果表明,该方法标定过程简便,投影仪标定误差最大为0.10617 pixel,算法的执行时间为0.1907 s,系统三维重构的点云密度达9.14个/mm2。该方法只需要普通的平面标定板,操作简单,可满足高精度的三维测量系统要求。
关键词
结构光测量 三维重构 投影仪标定 局部单应性
Keywords
structured light measurement 3D reconstruction projector calibration local homography
分类号
TH74
[机械工程—光学工程]
题名 基于CAD模型的随机工件视觉识别和定位方法
被引量：11
2
作者
王中任 路清彦 刘海生
机构
湖北文理学院机械与汽车工程学院 武汉科技大学汽车与交通工程学院 汽车零部件制造装备数字化湖北省协同创新中心
出处
《红外与激光工程》
EI
CSCD
北大核心
2015年第B12期230-235,共6页
基金
湖北省科技支撑计划(2015BAA034)
文摘
获取工件目标位置和姿态的信息是实现工业机器人准确地抓取工件的关键。提出了一种用单目相机对随机堆放工件的目标进行识别和定位的方法。采用基于物体三维CAD模型的几何信息进行模板训练,对轮廓分明的工件可以实现高效的识别。结合高效的金字塔模型分层搜索策略,以及具有归一化相似性度量的匹配方式,保证了全局域范围内能训练出最合适的模板。测试目标对象是轮廓明显、具有反光特性的金属保持架工件,在随机堆放工件中进行了识别定位的实验。实验结果表明,用该方法可以准确识别随机堆放工件中的目标,目标工件在X,Y,Z轴方向上的平均定位误差为0.948 mm、1.078 mm、2.175 mm。
关键词
识别 定位 CAD模型 模板训练 金字塔搜索
Keywords
recognition location CAD model temple training pyramid search
分类号
TP242.2
[自动化与计算机技术—检测技术与自动化装置]
题名 两组双目立体深度图像信息融合与三维重建方法
被引量：24
3
作者
王中任 郭晓康 赵刚
机构
湖北文理学院机械工程学院 武汉科技大学机械自动化学院 机械传动与制造工程湖北省重点实验室
出处
《激光与红外》
CAS
CSCD
北大核心
2019年第2期246-250,共5页
基金
湖北省科技支撑计划项目(No.2015BAA034) 湖北省自然基金项目(No.2014CFB637)资助
文摘
获取工件目标的三维表面与深度信息是实现工业立体视觉应用的关键。提出一种将两组双目视觉系统结合的方法,对随机摆放的工件多方位采集图像并获得目标工件的三维表面点云。其中,两组双目视觉系统会根据NCC(Normalized Cross Correlation)匹配算法产生工作场景的两组视差图像,去噪分割之后对其立体深度信息进行提取,其过程中采用一种新颖的转换方法,视差图像中每个坐标位置的像素点的x、y、z方向的立体深度信息分别被转化为X、Y、Z图像中对应位置上像素的灰度值。采样两组立体深度数据,共同储存到标定完成的参考相机坐标系中达到信息融合的目的。最后,对随机摆放的工业工件进行了的三维重构实验,对于相互重叠、高度、姿势都不同的零件能较好的恢复出清晰的轮廓点云,在重叠区域也能产生较为明显的层次性。
关键词
两组双目 深度信息融合 三维重构 图像匹配
Keywords
double binoculars deep information fusion 3D reconstruction image matching
分类号
TP391.4
[自动化与计算机技术—计算机应用技术]
题名 基于结构光三维视觉角焊缝定位系统的研究
被引量：12
4
作者
陈思豪 余震 王中任
机构
武汉科技大学机械自动化学院 湖北文理学院机械工程学院
出处
《激光与红外》
CAS
CSCD
北大核心
2019年第3期303-308,共6页
基金
湖北省自然科学基金项目(No.2014CFB637)资助
文摘
自主研发了一种基于线激光的角焊缝三维视觉定位系统。引入线激光平面建立了视觉传感系统的三维数学模型和多项式模型,通过对相机和光平面的标定实现了像素坐标与世界坐标的转换。在图像处理部分采用分步定位,首先利用模板匹配的方式对特征区域粗定位;接着采用阈值分割和形态学处理获取清晰激光条纹图像,减小噪音干扰;最后通过骨骼提取和直线拟合完成细定位,得到精确的特征点二维坐标,并结合三维模型将其转化为三维世界坐标实现定位。随机抽取焊接实验过程中所得到的100幅不同位置的图像进行记录比较,从实验结果可以看出,此种方法能够有效准确的对角焊缝进行定位,平均误差小于0.15 mm,具有较高的精度,可以满足焊接的精度要求。
关键词
激光视觉传感 三维数学模型 图像处理 焊缝定位
Keywords
laser vision sensing 3D mathematical model image processing weld positioning
分类号
TN249
[电子电信—物理电子学]
题名 管道焊接激光视觉跟踪的定位方法研究
被引量：10
5
作者
甘文龙 罗会信 王中任
机构
武汉科技大学机械自动化学院 湖北文理学院机械与汽车工程学院
出处
《激光与红外》
CAS
CSCD
北大核心
2018年第6期675-681,共7页
基金
湖北省自然科学基金项目(No.2014CFB637)资助
文摘
为解决在管道自动焊接过程中V型坡口的识别定位问题,提出了一种基于激光视觉传感的局部区域内分步式定位方法。首先建立模板匹配,利用模板匹配方式获取焊缝初始位置区域;然后采用阈值分割和边缘提取获得激光条纹边缘线,通过Shi-Tomasi算法对边缘线进行角点检测,得到边缘线上的亚像素角点位置坐标;最后采用最小二乘法拟合得到精确的边缘直线,对上下边界线求平均值提取激光条纹的中心线,求取直线的交点得到坡口轮廓的拐点信息。通过对实际焊接现场拍摄的50幅同一高度不同位置的图像进行检测,结果表明,分步式定位方法抗干扰性强,精度较高,为完成整个跟踪自动焊接过程奠定了基础。
关键词
激光视觉传感 焊缝定位 Shi-Tomasi角点检测 亚像素
Keywords
laser vision sensing welding seam locating Shi-Tomasi corner detect sub-pixel
分类号
TP242
[自动化与计算机技术—检测技术与自动化装置]
TN249
[电子电信—物理电子学]
题名 基于LK光流法的微流控芯片中流体速度检测
被引量：4
6
作者
林宇凌 金晓宏 王中任
机构
武汉科技大学机械自动化学院 湖北文理学院机械工程学院
出处
《激光与红外》
CAS
CSCD
北大核心
2020年第8期1014-1019,共6页
基金
“机电汽车”湖北省优势特色学科群开放项目(No.XKQ2019006)资助。
文摘
为促进微流控技术相关领域的发展,针对目前微流控技术不能有效地检测流体在微通道的运动状态地问题,提出了一种基于LK光流法的检测技术,能有效地检测微流控芯片中流体的细微运动。实现过程为:通过在实时视频序列中捕获所需要的图像帧,选择ROI区域并对图像进行灰度化及高斯滤波平滑,然后划分网格使用LK光流法计算光流场,通过阈值分割筛选掉独立的光流矢量,最后将所剩的光流矢量转换为行列两个实值图像并求解出其像素距离,结合图像帧之间的时间差求出目标的运动速度。实验结果表明:像素速度标准差σ<1,具有可重复性;该方法能实时跟踪运动的液体,精度高、效率高,是一种非常可靠的检测方法。
关键词
LK光流法 微流控技术 速度检测
Keywords
LK optical flow method microfluidic technology speed detection
分类号
TN247
[电子电信—物理电子学]
TP391
[自动化与计算机技术—计算机应用技术]
题名 大型工件单目结构光三维扫描方法
被引量：17
7
作者
陈思豪 王中任 肖光润 晏涛
机构
湖北文理学院机械工程学院 武汉科技大学机械自动化学院
出处
《激光与红外》
CAS
CSCD
北大核心
2018年第11期1358-1362,共5页
基金
湖北省自然基金项目(No.2014CFB637)资助
文摘
针对大型工件,提出了一种基于单目线结构光三维扫描的方法。通过引入线结构光平面建立了视觉传感器数学模型和多项式模型,并使用高精密手动平移台控制平行线靶标在6个固定位置的移动对相机和光平面进行标定,提高标定的精度和准确度。同时对测量工件部分精准定位有效区域,减小程序运算量。该扫描方法可直接构建传感器的测量坐标系,过程简单,速度较快。通过对大尺寸铝合金铸件进行扫描测试,选取了合适的扫描速度v=1. 25mm/s,在满足精度的前提下提升了工业应用的效率。实验结果证明,此种方法能够有效准确的对物体表面进行重构,平均误差小于0. 1 mm,具有较高的精度。
关键词
大型工件 线结构光 三维测量 系统标定
Keywords
large workpiece linear structured light 3D measurement system calibration
分类号
TN249
[电子电信—物理电子学]
题名 基于机器视觉的多圆弧对称零件测量方法研究
被引量：8
8
作者
杨林 鄢红章 晏涛 王中任 肖光润
机构
湖北中烟工业有限责任公司襄阳卷烟厂 湖北文理学院机械工程学院
出处
《激光与红外》
CAS
CSCD
北大核心
2021年第9期1149-1154,共6页
基金
“机电汽车”湖北省优势特色学科群项目(No.XKQ2018073)资助。
文摘
在实际工业生产中,对具有多圆弧对称特性零件的尺寸测量需求越来越多。而传统接触式测量方法大多存在测量精度不稳定、容易损伤零件和效率低等缺点。因此,本文基于机器视觉的非接触式测量原理,首先搭建一套双远心机器视觉测量系统,采集有效的零件图像。然后,利用亚像素边缘检测算法提取图像的亚像素边缘,并结合最小二乘法及多圆弧拟合内切圆的自定义Halcon算子,最终实现多圆弧对称零件的精密测量。为了验证所设计系统的有效性,本文对某球笼联轴器内套进行了稳定性和重复性测量实验。实验结果表明:该系统测量精度可达到0.01mm,且测量过程快速、稳定。
关键词
机器视觉 亚像素 多圆弧拟合 精密测量
Keywords
machine vision sub pixel multi circular arc fitting precision measurement
分类号
TP391
[自动化与计算机技术—计算机应用技术]
题名 随机工件的点云场景CAD模型的快速识别与定位
被引量：6
9
作者
赵刚 郭晓康 刘德政 王中任
机构
机械传动与制造工程湖北省重点实验室 武汉科技大学机械自动化学院 湖北文理学院机械工程学院
出处
《激光与红外》
CAS
CSCD
北大核心
2019年第12期1490-1496,共7页
基金
国家自然科学基金面上项目(No.51675388) “机电汽车”湖北省优势特色学科群开放基金项目(No.XKQ2019006)资助
文摘
工业机器人精准抓取工件的前提是能够获取到目标工件的位置与位姿的信息。提出一种在三维点云场景对随机摆放目标工件的快速、精准的识别与定位的方法。在复杂点云场景中随机采样并提取关键点组成随机点对表征局部特征,再与由物体CAD模型建立的三维匹配模板进行配准,获得一系列候选位姿。利用表面相似点占比多次优化位姿,确定目标工件最佳位姿。最后利用虚拟相机投影二维视图到图像坐标系直观呈现结果。选择汽车座椅连接件作为验证实验的实验对象,实验结果表明:目标工件平移方向上拟合误差可以达到0.3 mm左右,旋转的拟合误差可以达到0.8°左右,具有较高的稳定与高效性能。
关键词
点云场景 CAD模型 识别 定位
Keywords
point cloud scene CAD model identification positioning
分类号
TP391.41
[自动化与计算机技术—计算机应用技术]
题名 基于无线遥控与视觉跟踪的焊接控制系统
被引量：5
10
作者
汤宇 柯希林 王小刚 王中任
机构
湖北文理学院机械工程学院
出处
《激光与红外》
CAS
CSCD
北大核心
2021年第1期122-128,共7页
文摘
为解决焊接工程现场有线示教器操作不便、传统模板匹配方法受电弧与飞溅干扰而导致跟踪稳定性差等问题,设计了一种基于无线遥控与视觉跟踪的焊接控制系统。首先,设计了包含视觉单元、控制单元和执行单元的嵌入式PC无线控制系统,实现图像采集处理和焊缝跟踪偏移信息计算,并控制焊机机器人执行相应的动作。然后,采用了粒子滤波跟踪算法进行焊缝跟踪,该算法通过粒子滤波对图像大目标区域进行搜索,减少焊缝位置发生突变或焊缝图像缺失时跟踪失效的问题,确保视觉单元能够在强烈噪声干扰下快速、准确地识别焊缝特征位置。焊接测试结果表明,本系统纠偏误差小于0.12 mm,且操作方便、稳定性好、纠偏精度高、焊接表面成型质量良好,满足管道焊接的工艺要求。
关键词
焊缝跟踪 图像处理 无线控制 粒子滤波
Keywords
weld seam tracking image processing wireless control particle filter
分类号
TP391.41
[自动化与计算机技术—计算机应用技术]
题名 储罐内角焊缝激光视觉定位方法研究
被引量：5
11
作者
陈思豪 王中任 肖光润 刘德政 刘海生
机构
湖北文理学院机械工程学院 武汉科技大学机械自动化学院
出处
《激光与红外》
CAS
CSCD
北大核心
2019年第5期543-548,共6页
基金
"机电汽车"湖北省优势特色学科群开放基金项目(No.XKQ2018009)资助
文摘
自主研发了一套用于储罐内角焊缝焊接的线结构光视觉引导系统。引入光平面建立了视觉传感器的三维数学模型,并通过定义双参考坐标系对光平面进行标定得到精确的像素坐标与世界坐标的三维转换矩阵。在图像处理上则采用两步定位的方法,第一步,使用基于相关性模板匹配法对焊缝进行匹配,匹配ROI仅为原图的10.66%,可以大幅减少系统处理时间,提高效率;第二步,通过改进的Canny算子自适应提取复杂环境中的焊缝特征边缘并拟合直线,得到精确的二维像素坐标,最后结合三维转换矩阵将其转化为三维世界坐标实现定位。通过焊接测试,该视觉引导系统的纠偏偏差小于0.12 mm,平均处理纠偏时间小于130 ms,具有较高的精度和实时性,可以满足实际的焊接要求。
关键词
视觉引导 数学模型 图像处理 焊缝定位
Keywords
vision guidance mathematical model image processing weld positioning
分类号
TN249
[电子电信—物理电子学]
题名 基于改进U-Net模型的焊缝特征提取
被引量：5
12
作者
夏攀 马飞 王中任
机构
湖北文理学院机械工程学院 湖北文理学院汽车与交通工程学院 智能制造与机器视觉襄阳市重点实验室
出处
《激光与红外》
CAS
CSCD
北大核心
2022年第8期1259-1264,共6页
基金
襄阳市重点科技计划项目(No.襄计科[2020]4号)资助。
文摘
针对基于激光视觉自动焊接过程中,出现焊缝特征占比失衡,焊接偏移的问题,提出一种改进U-Net模型,在U-Net网络模型的基础上融合可学习的调整器模块,在编码块中接入特征增强模块,减少了弧光干扰,提升了焊缝特征提取的精度。以管道自动焊接机器人作为图像采集平台,设计了网络训练模型,同时辅以数据增强防止网络过拟合,实验结果表明,改进型U-Net算法的像素分割准确率(acc)、平均交并比(mIou)、平均像素精确度(mpa)分别为99.34%、89.36%、95.62%,与传统阈值分割算法、FCN算法、U-Net算法、PSPNet算法相比,本文的精度指标最优,在强弧光干扰环境下能准确提取出焊缝特征,具有抗噪能力强,识别准确率高的优点。
关键词
自动焊接 图像分割 U-Net 焊缝特征提取
Keywords
automatic welding image segmentation U-Net weld feature extraction
分类号
TP391
[自动化与计算机技术—计算机应用技术]
题名 用于管道焊接的双模板匹配视觉定位方法
被引量：1
13
作者
肖光润 王中任 柯希林 刘德政
机构
湖北文理学院机械工程学院 湖北书豪智能科技有限公司
出处
《激光与红外》
CAS
CSCD
北大核心
2018年第10期1214-1217,共4页
基金
湖北省教育厅科学技术研究项目(No.Q20162603)资助
文摘
现有管道焊接的需求量越来越大,对自动焊接提出了更高的要求。为高效实现管道焊缝自动跟踪,本文引入机器视觉方法,设计一个视觉系统采集焊缝坡口图像,提出基于双模板匹配的视觉定位方法对焊缝中心和焊枪摆动中心进行实时定位处理,并根据二者偏差值实现焊接过程中的自动纠偏操作。实验结果表明,即便在弧光干扰下,所提出的双模板匹配方法仍能很好的实现定位处理。在计算复杂度相当,不影响定位实时性的情况下,其匹配精度可由单模板条件下的70%左右提升到90%以上,有效地提升了管道自动焊接的精确度与可靠性。
关键词
管道焊接 双模板匹配 视觉定位 弧光干扰
Keywords
pipe welding dual template matching visual localization are interference
分类号
TP391.4
[自动化与计算机技术—计算机应用技术]
题名 基于单目主被动视觉结合的焊接偏差检测方法
被引量：1
14
作者
柯希林 王中任 刘海生 王小刚
机构
湖北文理学院机械工程学院 智能制造与机器视觉襄阳市重点实验室
出处
《激光与红外》
CAS
CSCD
北大核心
2021年第11期1519-1525,共7页
基金
襄阳市重点科技计划项目(No.襄科计[2020]4号) “机电汽车”湖北省优势特色学科群开放基金项目(No.XKQ2020007)资助。
文摘
针对管道全位置机器人自动焊,提出了一种基于单目主被动视觉结合的熔化极气体保护焊(gas metal arc welding,GMAW)焊接偏差测定方法。设计出一种调光玻璃,使采集到的同一帧焊接图像中包含了激光条纹和焊丝尖端等信息。首先,根据焊接图像噪声类型呈高斯分布这一特性,针对性的采用LoG算子分别对电弧区域和激光条纹区域图像进行滤波处理;然后,设计图像处理算法分别提取出焊丝和焊缝坡口中心位置坐标;最后,计算出两坐标点在Y轴方向的偏差值。试验证明,此方法能在填充焊焊接图像中实时测定出焊接偏差量,焊接误差可以控制在0.2 mm以内,可为实现管道焊接机器人自动焊缝跟踪控制提供可靠依据。
关键词
管道全位置自动焊 GMAW 单目主被动视觉 焊接偏差检测
Keywords
all-position automatic welding of pipeline GMAW monocular active-passive vision weld deviation detection
分类号
TG391.4
[金属学及工艺—金属压力加工]
