基于機器視覺的視頻引伸計的研究與開發(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。引伸計是現(xiàn)階段測量材料性能的基本裝置之一，提高引伸計的檢測精度和穩(wěn)定性也越來越得到了重視。
　　針對國內外視頻引伸計的現(xiàn)狀，本課題設計了一套非接觸式視頻引伸計，其特點是設計了三類識別標志和相關的識別算法，可以適合各類試件的拉伸試驗，在識別速度和精度上都有了很大提高，其重要的現(xiàn)實意義是：一是在性能上可以替代進

2、口設備；二是為拉伸試驗機提供了可靠的位移測量系統(tǒng)，并且為全自動拉伸試驗機奠定了基礎；三是對量程適應性強，可以替代電子引伸計，節(jié)省了生產成本。在硬件方面，根據實際應用情況以及光線對采集圖像的影響設計了 LED燈照明系統(tǒng)；綜合考慮多方面因素后選擇了相機；并針對不同量程的試件配置了普通鏡頭、微距鏡頭和遠心鏡頭。在軟件方面，將軟件功能分為圖像采集、圖像處理以及數據存儲等模塊，并基于Excel將報表輸出。
　　由于視頻引伸計是通過在試件上進

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

4、方式將其轉換到參數空間進行累加器單元投票，投票最大值對應的參數即為圓心坐標。
　　對于直線類型的標志，其檢測方式為將圖像空間與參數空間轉換，將每一個點都進行累加器單元投票，對達到閾值的窗口進行投票統(tǒng)計分布，利用曲線插值計算出角度與極徑，確定出直線參數。對于兩直線段類型的標志，將檢測出的直線交點P作為位移量的測量點。
　　本課題對的研究成果在實驗現(xiàn)場進行了驗證，通過相機采集圖像到對圖像進行處理后得到試件變形量以及應力應變曲線的