基于LabVIEW和IMAQ Vision的几何尺寸非接触测量系统的研究

摘要

现代先进制造技术的进步，要求测量技术向着高精度化、高速化和网络化方向发展。传统的检测方法已无法完全满足现代制造业的特殊要求。基于机器视觉的非接触测量方法已成为新世纪精密测量技术的重要发展方向之一。 虚拟仪器的理论自20世纪80年代建立以来，伴随着计算机技术与电子技术的发展，很快应用于实际生产测量，并在测量任务的适应性、系统构建的方便性及系统成本的低廉性等方面显出了巨大的优势。基于虚拟仪器的机器视觉系统很大程度上解决了机器视觉编程和修改困难的问题，充分满足了机器视觉更快、更便宜、更准确、更可靠的发展需要，更加趋于经济和实用。当今基于虚拟仪器的机器视觉系统具有前所未有的高效率、灵活性、一致性、可靠性和数据吞吐能力，能执行更加复杂的检测任务。 本文设计了用于检测三维方体的尺寸(长、宽、高)的虚拟仪器化视觉检测系统，具体工作如下： 首先介绍了虚拟仪器化视觉检测系统的基本原理，包括虚拟仪器技术的基本原理和立体视觉检测的基本原理。虚拟仪器技术方面，除了总体上的概述以外，还简要地介绍了虚拟仪器开发平台LabVIEW和图像处理软件包-IMAQVision。立体视觉检测方面，根据本文的设计目的和要求，详细地阐述了整个检测过程的每个步骤(包括图像预处理、图像分割、边缘检测、角点提取、立体匹配和三维重建)可以采用的方法以及本文中采用的方法。 接着本文介绍了虚拟仪器化视觉检测系统的设计，分别描述了系统的硬件组成和软件设计，其中软件设计包括软件的总体设计和具体实现方法。具体实现方法由LabVIEW和IMAQ Vision编程得到。 最后，本文对虚拟仪器化视觉检测系统进行了实验分析。介绍了图像的采集，立体匹配和三维重建。根据重建的结果计算得到三维方体的尺寸。并对测量结果进行了分析。实验证明，该虚拟仪器化视觉检测系统能有效地进行各种所需的图像处理，测量结果相对误差都在4.5％以内。 该虚拟仪器化视觉检测系统的设计提出了基于虚拟仪器的立体视觉系统，但愿能为今后基于虚拟仪器的机器视觉系统的研究和开发提供了一个有意义的借鉴与参考。

目录

文摘

英文文摘

第1章绪论

§1-1课题来源、目的和意义

§1-2课题的研究现状

§1-3论文研究的主要内容和目标

第2章虚拟仪器化视觉检测系统的基本概念

§2-1虚拟仪器技术

§2-1-1虚拟仪器的概念

§2-1-2虚拟仪器的软硬件系统

§2-2虚拟仪器化视觉检测系统

§2-3虚拟仪器化视觉检测系统开发平台简介

§2-3-1 LabVIEW图象编程系统

§2-3-2 IMAQ Vision图象处理软件包

§2-4小结

第3章立体视觉的基本原理及图像处理方法

§3-1立体视觉的基本原理

§3-1-1立体视觉基本原理和方法简介

§3-1-2双目立体视觉的基本原理和方法

§3-2双目视觉的摄象机标定

§3-2-1图象坐标系、摄象机坐标系和世界坐标系

§3-2-2摄象机线性成像模型

§3-3图象预处理

§3-3-1去噪

§3-3-2边缘信息锐化

§3-3-3图象分割

§3-4立体匹配

§3-4-1立体匹配的基本方法

§3-4-3基于角点提取的立体匹配算法

第4章虚拟仪器化视觉检测系统的设计

§4-1虚拟仪器化视觉检测系统的硬件设计

§4-2虚拟仪器化视觉检测系统的软件设计

§4-2-1整体设计

§4-2-2具体设计

第5章实验分析

§5-1图像采集

§5-2系统检测实验

§5-3误差分析

§5-4小结

第6章结论和展望

§6-1结论

§6-2展望

参考文献

致 谢

研究生阶段发表的与课题相关的论文