基于機(jī)器視覺技術(shù)的平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動研究.pdf

1、近年來隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,在智能技術(shù)的應(yīng)用方面,機(jī)器視覺技術(shù)越來越顯出了它的優(yōu)越性。選擇用機(jī)器視覺技術(shù)來代替人工視覺,不僅能夠滿足生產(chǎn)過程中對于工作精度性和連續(xù)性的要求,而且它所特有的非接觸性足以讓人們完成很多特殊場合的生產(chǎn)作業(yè)。
　　在機(jī)械工程領(lǐng)域中,對于機(jī)械運(yùn)動的動力學(xué)分析無論是對于研究機(jī)械的運(yùn)動性能還是優(yōu)化具體的機(jī)械設(shè)計(jì)都具有很重要的研究意義。在傳統(tǒng)的機(jī)械運(yùn)動分析中,常用的方法有圖解法和解析法,將機(jī)器視覺應(yīng)用到對機(jī)械結(jié)構(gòu)的運(yùn)

2、動分析上,實(shí)際上是將傳統(tǒng)的圖解法與解析法進(jìn)行了有效的結(jié)合,既能根據(jù)攝像頭所采集的圖像進(jìn)行圖解分析,也能依據(jù)解析法建立數(shù)學(xué)模型進(jìn)行數(shù)據(jù)處理式的分析。
　　基于機(jī)器視覺技術(shù)的特點(diǎn),結(jié)合機(jī)械結(jié)構(gòu)在生產(chǎn)生活中的對于運(yùn)動分析的需要,文章提出將機(jī)器視覺技術(shù)應(yīng)用到機(jī)械運(yùn)動的分析檢測上。結(jié)合當(dāng)前機(jī)器視覺在機(jī)械領(lǐng)域的應(yīng)用情況,將機(jī)器視覺技術(shù)用在檢測機(jī)械零件的尺寸,檢驗(yàn)零件的生產(chǎn)質(zhì)量或是生產(chǎn)情況等方面的研究技術(shù)已經(jīng)開始在生產(chǎn)領(lǐng)域應(yīng)用,而將機(jī)器視覺技術(shù)

3、應(yīng)用在機(jī)械構(gòu)件的運(yùn)動狀況分析上,利用攝像機(jī)標(biāo)定技術(shù)對于在動態(tài)運(yùn)動過程中的運(yùn)動點(diǎn)的坐標(biāo),對運(yùn)動軌跡或是運(yùn)動狀況進(jìn)行研究的狀況由于受到標(biāo)定技術(shù)的制約一直發(fā)展緩慢。文章在對當(dāng)前機(jī)器視覺的發(fā)展?fàn)顩r上進(jìn)行分析總結(jié),提出了利用機(jī)器視覺技術(shù)的標(biāo)定技術(shù)對運(yùn)動過程中的機(jī)械構(gòu)件進(jìn)行運(yùn)動分析的嘗試性試驗(yàn)。
　　文章研究了標(biāo)定技術(shù)的數(shù)學(xué)模型的理論及應(yīng)用技術(shù),根據(jù)像素坐標(biāo)點(diǎn)與世界物理坐標(biāo)點(diǎn)之間的對應(yīng)關(guān)系矩陣,即可以將采集圖像的特征點(diǎn)的像素坐標(biāo)轉(zhuǎn)換到世界坐標(biāo)

4、系下,這樣就可以得到這些特征點(diǎn)在物理坐標(biāo)系下的坐標(biāo)點(diǎn),從而可以獲得我們所需要的所有的特征點(diǎn)的物理坐標(biāo)系下的坐標(biāo),根據(jù)零件或是構(gòu)件的幾何關(guān)系或是運(yùn)動關(guān)系即可達(dá)我們的最終目標(biāo)。
　　本文根據(jù)以上介紹的思路先是對于在機(jī)械中應(yīng)用比較廣泛的直齒圓柱齒輪的直徑進(jìn)行試驗(yàn),通過攝像機(jī)的實(shí)時在線標(biāo)定和對應(yīng)的采集的圖像進(jìn)行處理,可以獲得齒頂圓與齒根圓邊緣上,以及齒輪中心的點(diǎn)的物理坐標(biāo)點(diǎn),根據(jù)圓的概念,可以得到我們的直徑值。試驗(yàn)得到的齒頂圓直徑的測量結(jié)

5、果與標(biāo)準(zhǔn)值相差不大,但是齒根圓由于在圖像處理過程中在得到齒根部分的特征點(diǎn)時誤差較大,測量結(jié)果不是很理想。
　　對于機(jī)構(gòu)的運(yùn)動分析來講,用機(jī)械中最簡單的四連桿機(jī)構(gòu)作為試驗(yàn)平臺,將目標(biāo)點(diǎn)用標(biāo)注物標(biāo)記,并利用聚類分析的方法實(shí)時的將其進(jìn)行識別分割,得到其的特征點(diǎn),在采集特征目標(biāo)時將標(biāo)定板實(shí)時進(jìn)行標(biāo)定,這樣就可以得到每一時刻的特征點(diǎn)的物理坐標(biāo),在搖桿的運(yùn)動一個周期內(nèi)就可以得到若干個點(diǎn),將這些點(diǎn)的數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算得到坐標(biāo)之后,將其進(jìn)行擬合,可以得

6、到該機(jī)構(gòu)的運(yùn)動軌跡。該軌跡與仿真軌跡進(jìn)行對比,即可以得到試驗(yàn)情況。
　　綜合上述兩個試驗(yàn)看,通過標(biāo)定,獲得特征點(diǎn)的坐標(biāo),并進(jìn)一步得到測量值,運(yùn)動軌跡,甚是做出詳細(xì)的運(yùn)動分析,其方法是可行的,并且在一定的試驗(yàn)范圍內(nèi),其試驗(yàn)的運(yùn)動結(jié)果在一定程度上也可以說是理想的,并且由于測量是非接觸性的,對于試驗(yàn)結(jié)果的誤差來源并沒有絲毫人為的原因包含在里面,從這些方面上說,試驗(yàn)的研究價值與學(xué)術(shù)價值還是經(jīng)得起推敲和考驗(yàn)的,并且很明顯的在某些應(yīng)用性上顯示

7、了巨大的潛力。經(jīng)過對試驗(yàn)的分析,試驗(yàn)結(jié)果的誤差主要有以下幾點(diǎn),一方面來自于標(biāo)定的誤差,攝像機(jī)的標(biāo)定實(shí)際上就是求得像素坐標(biāo)系于世界坐標(biāo)系之間對應(yīng)關(guān)系矩陣,就像是在傳統(tǒng)測量意義上的直尺,但是這個“直尺”是會隨著拍攝環(huán)境的影響變化的,盡管標(biāo)定是實(shí)時進(jìn)行的,但是標(biāo)定板自身是存在一些誤差的。另一方面,由于圖像采集環(huán)境實(shí)際上是實(shí)時在變化的,但是設(shè)計(jì)的圖像處理的程序確是一成不變的,而且由于拍攝的環(huán)境中不可避免的由于目標(biāo)的立體性以及環(huán)境的立體性,存在大

8、量的陰影,而這些陰影是不斷的變化的,導(dǎo)致了圖像質(zhì)量在每一張上的不同區(qū)域都存在不均勻性,在前后不同的圖像上也存在著不均勻性,但是圖像處理的過程對于同一張圖像的不同區(qū)域或是一組圖像的每一張圖像都是相同的,也就是說圖像處理過程沒有針對性,不是很精確,這些也導(dǎo)致了不可避免的誤差。
　　綜上,對基于機(jī)器視覺技術(shù)的平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動研究,從簡單的層面上來看,還是有一定的學(xué)術(shù)價值與研究意義的,并且通過與其他測量或是檢測方法的對比,機(jī)器視覺的方法在某些