面向裝配的微零件對(duì)稱邊緣亞微米精度特征識(shí)別方法技術(shù)

該方法先判定目標(biāo)和基體零件加工工藝,確定裝配對(duì)位邊緣關(guān)鍵特征，對(duì)裝配對(duì)位圖像進(jìn)行邊緣對(duì)稱性的初檢測(cè)，確定裝配的目標(biāo)和基體的裝配對(duì)位關(guān)鍵特征提取區(qū)，提取邊緣過渡區(qū)，其是一個(gè)二維區(qū)域，其像素的灰度級(jí)別是由兩個(gè)一維的灰度空間邊界來界定的，梯度算子不是提取邊緣過渡區(qū)域的最佳測(cè)度參數(shù)，獲得對(duì)稱邊緣的邊界區(qū)域后，進(jìn)行感興趣區(qū)（ROI)的選取。本發(fā)明專利技術(shù)將具有邊緣對(duì)稱特性的感興趣區(qū)與其區(qū)域灰度分布的統(tǒng)計(jì)計(jì)算相結(jié)合來擬合對(duì)稱區(qū)域的相似對(duì)稱基準(zhǔn)線為裝配對(duì)位的誤差補(bǔ)償提供數(shù)據(jù)，有效避開了圖像真實(shí)邊緣的計(jì)算提取，比較目標(biāo)和基體零件對(duì)稱中心線的位置誤差獲取補(bǔ)償量，提高了對(duì)位識(shí)別的速度和裝配對(duì)位精度，裝配對(duì)位精度可達(dá)亞微米。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

，特別涉及具有邊緣對(duì)稱特性的微小型結(jié)構(gòu)件的裝配對(duì)位，屬于微檢測(cè)、微操作與微裝配領(lǐng)域。
技術(shù)介紹
裝配對(duì)位關(guān)鍵特征的提取與識(shí)別是基于顯微機(jī)器視覺的微裝配系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)高精度微小型結(jié)構(gòu)件裝配的關(guān)鍵步驟之一。其識(shí)別精度的高低直接影響微小型結(jié)構(gòu)件的整體裝配精度，對(duì)提高微小型結(jié)構(gòu)件裝配的成功率和精度有著至關(guān)重要的作用。微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)技術(shù)的發(fā)展，使得微裝配的工作對(duì)象不斷趨向小型化和微型化，而裝配精度要求在微米甚至亞微米級(jí)，將顯微機(jī)器視覺引入微裝配領(lǐng)域是目前國(guó)內(nèi)外微裝配系統(tǒng)研究普遍采用的方法。機(jī)器視覺技術(shù)的飛速發(fā)展，也為微裝配的研究提供了支撐。傳統(tǒng)邊緣特征的提取與識(shí)別主要考慮的是圖像的每個(gè)像素在某一鄰域的灰度差異變化，利用邊緣鄰近一階或二階方向?qū)?shù)變化規(guī)律來獲取邊緣特征。顯微圖像的獲取與普通圖像相比往往會(huì)受到成像系統(tǒng)、照明光源和客觀條件的限制，存在諸如噪聲多、邊緣細(xì)節(jié)不夠清晰的狀況，給準(zhǔn)確的提取圖像的真實(shí)邊緣帶來一定困難。相對(duì)于微裝配圖像邊緣特征提取而言，由于受到分辨率、工作距離和精度的限制，CCD成像系統(tǒng)的視場(chǎng)通常比較小，可能無法獲取目標(biāo)或基體零件全部的圖像。當(dāng)然，目標(biāo)和基體零件裝配對(duì)位邊緣特征的獲取也并不需要整個(gè)零件全部的圖像信息，為提高系統(tǒng)的計(jì)算的速度和效率，只對(duì)裝配對(duì)準(zhǔn)關(guān)鍵特征邊緣區(qū)域圖像進(jìn)行選取，根據(jù)每個(gè)零件特有的對(duì)準(zhǔn)特征，采用目標(biāo)規(guī)劃區(qū)域分割的方法，將冗余的圖像自動(dòng)剔除。對(duì)小工作距離、大放大倍數(shù)的顯微檢測(cè)或測(cè)量視覺系統(tǒng)采用背光的照明方式。很明顯，采用背光打光的方式獲取的圖像清晰，噪聲點(diǎn)少，邊緣輪廓清晰，對(duì)于其邊緣特征提取也相對(duì)簡(jiǎn)單。對(duì)于微裝配系統(tǒng)，很多情況下，視覺系統(tǒng)獲取的圖像清晰度不夠理想，傳統(tǒng)的邊緣提取識(shí)別方法獲得的裝配對(duì)位特征往往無法獲得真實(shí)的圖像邊緣，依據(jù)偽邊緣的計(jì)算結(jié)果來完成裝配，其結(jié)果在高精度場(chǎng)合往往不夠理想。從目前國(guó)內(nèi)外基于機(jī)器視覺的微裝配領(lǐng)域的研究成果來看，針對(duì)裝配對(duì)象的目標(biāo)和基體零件的裝配對(duì)位關(guān)鍵特征的提取識(shí)別計(jì)算提出了不同的方案。總得來說，隨著微裝配理論的不斷發(fā)展，近年來國(guó)內(nèi)外在基于顯微機(jī)器視覺的微小型結(jié)構(gòu)件的裝配對(duì)位關(guān)鍵特征的提取識(shí)別方面取得了很大的進(jìn)步，但諸多研究成果幾乎都是基于傳統(tǒng)的邊緣特征提取識(shí)別方法，或是其方法的改進(jìn)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
為了提高微裝配系統(tǒng)對(duì)微小型結(jié)構(gòu)件的裝配精度，本專利技術(shù)提出面向裝配基于顯微機(jī)器視覺的微裝配伺服系統(tǒng)的微小型結(jié)構(gòu)件對(duì)稱邊緣亞微米級(jí)精度特征識(shí)別方法，該方法可清晰地識(shí)別具有對(duì)稱邊緣特征的微小型結(jié)構(gòu)件的邊緣特征，識(shí)別精度可達(dá)亞微米級(jí)。通過間接計(jì)算的方法有效避免在微裝配對(duì)位過程中，由于圖像質(zhì)量不夠理想造成的邊緣特征提取的誤差。采用的基于對(duì)稱邊緣特征的微小型結(jié)構(gòu)件裝配對(duì)位關(guān)鍵特征提取與識(shí)別方法，使該類微小型結(jié)構(gòu)件裝配對(duì)位的精度和成功率得到提高。本專利技術(shù)采用的面向裝配的微小型結(jié)構(gòu)件對(duì)稱邊緣亞微米級(jí)精度特征識(shí)別方法如下(I)首先對(duì)相機(jī)獲取的目標(biāo)和基體零件裝配對(duì)位圖像進(jìn)行預(yù)處理包括圖像灰度化和圖像邊緣增強(qiáng)；(2)確定檢測(cè)目標(biāo)微小型結(jié)構(gòu)件的加工工藝類型和關(guān)鍵裝配對(duì)位邊緣關(guān)鍵特征；(3)采用對(duì)稱差分的方法對(duì)原圖像進(jìn)行直線類或圓弧類裝配對(duì)位關(guān)鍵特征的初檢測(cè)，用以判斷目標(biāo)和基體零件在裝配對(duì)位過程中，在不同方向上的裝配對(duì)位關(guān)鍵特征的選取；(4)通常采用的梯度算子一般只能描述圖像灰度突變的信息，無法體現(xiàn)過去區(qū)域的二維特征，所以，梯度算子不是提取過渡區(qū)的最佳測(cè)度參數(shù)。采用圖像有效平均梯度(Eac)的計(jì)算和對(duì)圖像灰度的剪切來操作確定；a.設(shè)f(i，j)代表圖像的灰度，(i，j) e S，S表示圖像像素空間坐標(biāo)的整數(shù)集。令g(i，J)為圖像的梯度函數(shù)，則EAG可定義為本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
面向裝配的微零件對(duì)稱邊緣亞微米精度特征識(shí)別方法，所述方法是基于顯微機(jī)器視覺的微裝配對(duì)位關(guān)鍵特征提取識(shí)別方法，識(shí)別精度達(dá)到亞微米級(jí)，通過對(duì)稱邊緣的特征預(yù)判斷獲取具有對(duì)稱特性的直線類或圓弧類特征目標(biāo)零件和基體零件的精確位置和相對(duì)位置，其具體包括下列步驟：（1）確定微小型結(jié)構(gòu)件的加工工藝類型和關(guān)鍵裝配邊緣特征；（2）對(duì)相機(jī)獲取的微小型零件圖像信息進(jìn)行預(yù)處理：包括彩色圖像的灰度化、圖像邊緣增強(qiáng)；（3）基于邊緣對(duì)稱特性的初檢測(cè)，先利用對(duì)稱差分提取圖像窗口中的直線類或圓弧類邊緣，初步判斷裝配圖像中具有對(duì)稱特性的邊緣分布；（4）進(jìn)行裝配對(duì)位的微小型目標(biāo)和基體零件直線或圓弧邊緣對(duì)稱特性的計(jì)算；（5）通過對(duì)稱特征獲取零件的精確位置和目標(biāo)與基體零件的相對(duì)位置。

【技術(shù)特征摘要】
1.面向裝配的微零件對(duì)稱邊緣亞微米精度特征識(shí)別方法，所述方法是基于顯微機(jī)器視覺的微裝配對(duì)位關(guān)鍵特征提取識(shí)別方法，識(shí)別精度達(dá)到亞微米級(jí)，通過對(duì)稱邊緣的特征預(yù)判斷獲取具有對(duì)稱特性的直線類或圓弧類特征目標(biāo)零件和基體零件的精確位置和相對(duì)位置，其具體包括下列步驟(1)確定微小型結(jié)構(gòu)件的加工工藝類型和關(guān)鍵裝配邊緣特征；(2)對(duì)相機(jī)獲取的微小型零件圖像信息進(jìn)行預(yù)處理包括彩色圖像的灰度化、圖像邊緣增強(qiáng)；(3)基于邊緣對(duì)稱特性的初檢測(cè)，先利用對(duì)稱差分提取圖像窗口中的直線類或圓弧類邊緣，初步判斷裝配圖像中具有對(duì)稱特性的邊緣分布；(4)進(jìn)行裝配對(duì)位的微小型目標(biāo)和基體零件直線或圓弧邊緣對(duì)稱特性的計(jì)算；(5)通過對(duì)稱特征獲取零件的精確位置和目標(biāo)與基體零件的相對(duì)位置。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的獲取對(duì)稱邊緣過渡區(qū)的方法，其特征在于(1)對(duì)原裝配對(duì)位圖像進(jìn)行區(qū)域分割，濾除非相關(guān)區(qū)域，獲取裝配對(duì)位關(guān)鍵特征圖像計(jì)算區(qū)；(2)獲取目標(biāo)和基體零件對(duì)稱邊緣過渡區(qū)的圖像灰度信息，選取感興趣區(qū)(R0I)，該區(qū)域的正確選取是保證裝配對(duì)位的關(guān)鍵。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的目標(biāo)和基體零件對(duì)稱邊緣具有相...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：張之敬，葉鑫，唐永龍，金鑫，高軍，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：北京理工大學(xué)，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：