一种基于数字图像处理的微操作系统标定方法

1、 104机床与液压2004.No.2间的间隔,然后取平均值。表1一表3列出了3种表35倍目镜Y方向标定数据记录表(al倍目镜(b3倍目镜(cs倍目镜图1显微装配系统的参数标定图像目镜标定过程中选取的序列数据。表中显示为识别出来的游标卡尺的状况,刻线宽度用A表示,相邻两条刻线边缘之间的间隔宽度用曰表示,A和B是从图像的上方向下方依次排列的。实际计算两条刻线之间的间隔,应该是表中每个序列中的间隔宽度加上前后线宽的一半,然后取其均值。即:111=二(私。+曰。+私。(1 fL l二厶1倍、3倍目镜情况下,将每个序列计算出的,再做一次平均作为计算结果;5倍目镜由于每个序列只有一个值,所以取序列均值作为

2、计算结果。另外由于计算涉及到序列中连续3个元素,所以每个序列首尾的数据舍弃不用。表l1倍目镜Y方向标定数据记录表列线宽A/刻线边缘间隔曰编Al曰l A2曰2A3B A4既A5号B5A6曰64,曰,A8曰8A0612565536526526 28058.375 526526526544491178526526526 28558.214 526525536535496l3547516536526 29058.2552752454554350总平均值58表23倍目镜Y方向标定数据记录表线宽A/刻线边缘间隔曰列编号Al曰l A.曰2如5004182817691778161855054180101778

3、18l614187510418181768181418185.551531836175121761015185.5 52021825177131751016186.25总平均值186线宽A/刻线边缘间隔B列编号Al曰l A2380616314262183353854173152322l3353902243102322l333.539521931422223334.540042131018227333一334从表中数据可以看出,由于光照、反射等原因,对原始的图像做了简单的二值化处理后,导致线宽在不同的地方相差很大。但计算出的各值之间相差都在两个像素以内,起伏并不大,反映测量的随机误差很小。再经过

4、多组实验数据的平均,最后得到的像素间隔比较准确。表4是系统标定过程中一些参数和最终标定结果。表4微装配系统标定数据1mm间距在图每像素XY平面的目镜倍数像中的平均像分辨力监控范围素距离(“m斗“×pm 1×5817.2413241×100003×1865.384129×31185×3342.992299×1736这种方法并没有对数字图像做比较复杂的平滑、滤波等计算,计算量很小。虽然游标卡尺本身的测量精度是10斗m,但从等精度重复测量的意义上来说,标定精度得到了提高。标定的最后结果达到了微米级别的精度。从实验的计算结果可以看出

5、这是一种简单可靠的标定方法。3结论本文提出的微操作系统标定方法,完全基于数字图像处理技术,对微操作场景的光源质量、系统的成像变换理论等都不做过高的要求。理论分析和实验结果表明这种方法计算简单、可以达到比较高的标定精度。参考文献【1】张毓晋.图像处理和分析M.北京:清华大学出版社,1999:152【2】费业泰.误差理论与数据处理M.北京:机械工业出版,1995:954【3】Kenneth R.castloeman.Digital Image ProcessingM .Beijing:Tsinghua University&Prentice Hall,1998:133【4】stephen

6、J.Ralis,Ba邢eshwar Vikmmaditya,and Bmdley J.Nelson.Micropositioning of a Weakly C“brated Micmassembly system Using CoartoFine Visual Servoing Strategies.IEEE Transaction on Electronics Packing Manufacturing,V01.23,No.2,April2000. 收稿时间:20030107 一种基于数字图像处理的微操作系统标定方法作者:王朝晖, 雷绍温, 张群明, 蒋庄德作者单位:西安交通大学精密工程研究所,西安,710049刊名: 机床与液压英文刊名:MACHINE TOOL & HYDRAULICS年,卷(期:2004(2参考文献(4条1.Stephen J Ralis;Barmeshwar Vikramaditya;Bradley J Nelson Micropositioning of a Weakly Calibrated Microassembly system Using Coar - to - Fine Visual Servoing S