基于機(jī)器視覺的視頻引伸計(jì)的研究與開發(fā).pdf

1、隨著我國工業(yè)迅猛發(fā)展，新型材料的種類也層出不窮，而材料性能的優(yōu)劣決定了產(chǎn)品的好壞，如何高精度的檢測出材料性能是亟待解決的問題。引伸計(jì)是現(xiàn)階段測量材料性能的基本裝置之一，提高引伸計(jì)的檢測精度和穩(wěn)定性也越來越得到了重視。
　　針對(duì)國內(nèi)外視頻引伸計(jì)的現(xiàn)狀，本課題設(shè)計(jì)了一套非接觸式視頻引伸計(jì)，其特點(diǎn)是設(shè)計(jì)了三類識(shí)別標(biāo)志和相關(guān)的識(shí)別算法，可以適合各類試件的拉伸試驗(yàn)，在識(shí)別速度和精度上都有了很大提高，其重要的現(xiàn)實(shí)意義是：一是在性能上可以替代進(jìn)

2、口設(shè)備；二是為拉伸試驗(yàn)機(jī)提供了可靠的位移測量系統(tǒng)，并且為全自動(dòng)拉伸試驗(yàn)機(jī)奠定了基礎(chǔ)；三是對(duì)量程適應(yīng)性強(qiáng)，可以替代電子引伸計(jì)，節(jié)省了生產(chǎn)成本。在硬件方面，根據(jù)實(shí)際應(yīng)用情況以及光線對(duì)采集圖像的影響設(shè)計(jì)了 LED燈照明系統(tǒng)；綜合考慮多方面因素后選擇了相機(jī)；并針對(duì)不同量程的試件配置了普通鏡頭、微距鏡頭和遠(yuǎn)心鏡頭。在軟件方面，將軟件功能分為圖像采集、圖像處理以及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)等模塊，并基于Excel將報(bào)表輸出。
　　由于視頻引伸計(jì)是通過在試件上進(jìn)

3、行標(biāo)記并測量前后位置變化來獲得試件變形量，所以對(duì)試件采用的標(biāo)志方法以及對(duì)圖像中目標(biāo)的提取決定了視頻引伸計(jì)測量精度的好壞。為了避免夾具等對(duì)標(biāo)志識(shí)別造成干擾，本課題采用了條形碼的方式，通過識(shí)別條形碼來提取標(biāo)志區(qū)域；在對(duì)提取的圖像進(jìn)行濾波處理后對(duì)其進(jìn)行亞像素插值細(xì)分，使檢測精度在亞微米級(jí)。
　　在標(biāo)志方式上本課題設(shè)計(jì)了三種不同的標(biāo)志，圓形、直線型、兩直線段型。對(duì)于圓形標(biāo)志采用邊緣檢測識(shí)別圓的邊緣，對(duì)于不連續(xù)的點(diǎn)采用Hough變換圓檢測的

4、方式將其轉(zhuǎn)換到參數(shù)空間進(jìn)行累加器單元投票，投票最大值對(duì)應(yīng)的參數(shù)即為圓心坐標(biāo)。
　　對(duì)于直線類型的標(biāo)志，其檢測方式為將圖像空間與參數(shù)空間轉(zhuǎn)換，將每一個(gè)點(diǎn)都進(jìn)行累加器單元投票，對(duì)達(dá)到閾值的窗口進(jìn)行投票統(tǒng)計(jì)分布，利用曲線插值計(jì)算出角度與極徑，確定出直線參數(shù)。對(duì)于兩直線段類型的標(biāo)志，將檢測出的直線交點(diǎn)P作為位移量的測量點(diǎn)。
　　本課題對(duì)的研究成果在實(shí)驗(yàn)現(xiàn)場進(jìn)行了驗(yàn)證，通過相機(jī)采集圖像到對(duì)圖像進(jìn)行處理后得到試件變形量以及應(yīng)力應(yīng)變曲線的