《微細管道管內缺陷及形貌測量新方法研究》是依託天津大學，由吳斌擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：微細管道管內缺陷及形貌測量新方法研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：吳斌
- 依託單位：天津大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
針對現有微細管道管內缺陷及形貌測量方法的不足和套用局限性，將視覺檢測、攝影測量及工業機器人技術相結合，圍繞微細管道管內缺陷及形貌的非接觸、自動檢測，以及基於工業機器人的高精度、柔性測量提出新的解決思路。① 突破感測器內置的傳統工作模式，提出外部光源導入、內部圖像導出新方法，深入研究全景成像及傳輸光學系統、新型照明光源系統最佳化設計方法，以及微細管道全景圖像信息處理技術，以實現微細管道管內缺陷及形貌的非接觸、自動測量。② 將工業機器人技術引入微細管道精密測量套用領域，基於攝影測量深入研究與機器人自身定位精度無關的全局空間定位方法與技術；突破傳統相機校準思路，提出採用純光學方法精確模擬相機成像過程，從原理上研究定位測量相機精確校準新方法，以實現混流共線產品中微細管道管內缺陷及形貌的高精度、柔性測量。本項目將為解決現代工業產品中微細管道管內缺陷及形貌的柔性、線上測量提供新的理論支持和技術途徑。
結題摘要
針對現有測量方法存在的不足和套用局限性，將視覺檢測、攝影測量及工業機器人技術相結合，圍繞微細管道管內缺陷及形貌非接觸、自動檢測，以及基於工業機器人的高精度、柔性測量提出了一系列新的解決思路和方法。在基於外部光源導入、內部圖像導出微細管道管內缺陷及形貌測量技術方面：（1）突破感測器內置的傳統工作模式，提出了外部光源導入、內部圖像導出測量新方案。（2）採用高保真、高透光性聚碳酸酯光學材料和360°錐鏡結構，設計並製作了全景成像及傳輸光學部件——視像管（45°光源耦合角，7mm直徑，100mm長度）。（3）採用8W大功率白光LED，基於TPS61165晶片、PWM調節方式和PID算法最佳化設計了自適應照明光源系統。（4）基於hough圓變換方法進行了全景圖像中心點的提取，並基於反向映射理論，研究了最鄰近插值和雙線性插值兩種展開算法，實現了全景成像的環形區域展開及拼接。（5）對視像管與被測管道之間非對準所引起的測量誤差進行了分析，設計了實現視像管中心軸線與待測管道中心軸線重合的兩步姿態調整法，該對中調整方法對測量結果的影響小於2%。在基於工業機器人和攝影測量的柔性、線上、高精度測量技術方面：（1）基於攝影測量研究了與機器人自身定位精度無關的全局空間定位方法，採用IR LED為全局控制標記，通過合理的圖像處理及定位補償算法，實現了0.01 Pixel的定位精度。（2）採用純光學方法模擬相機成像過程，研究了定位測量相機精確校準新方法，實現了角秒級別非參數模型相機校準。（3）基於雷射跟蹤儀實現了測量系統的對中調整，同時基於圖像畸變率，開展了非對中測量誤差補償技術研究，改善了固定式及柔性測量系統中非對中引起的測量誤差，提升了系統的實用化。在樣機系統建立及測試方面：以光學固定平台或工業機器人柔性運動平台為基礎，結合由視像管、光源、鏡頭、相機等構成的成像及光信息傳輸系統，由電控位移導軌、旋轉台及傾斜台組建的姿態調整機構，分別構建了固定式及柔性微細管道管內缺陷測量兩套樣機系統，完成了相關測量及控制軟體，實現了10mm內徑、100mm孔深微細管道中0.6mm、0.8mm及1.0mm尺寸大小的缺陷檢測，誤差補償後，固定式測量系統測量精度可達20um，柔性測量系統測量精度為30um。本項目為解決現代工業產品中微細管道管內缺陷及形貌的柔性、線上測量提供了新的理論支持和技術途徑。
