基于计算机视觉的辊弯成型应变测量系统研究.pdf

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1、机械设计与制造第5期MachineryDesign&Manufacture2010年5月文章编号：1001—3997(2010)05—0096—02基于计算机视觉的辊弯成型应变测量系统研究张福生景作军(北方工业大学机电工程学院，北京100041)ResearchofstrainmeasurementsystemforrollformingbasedoncomputervisionZHANGFu-sheng，JINGZuo-jun(NorthChinaUniversityofTechnology，CollegeofMechan

2、icalEngineering，Beijing100041，China)：【摘要】介绍了辊弯成型板料应变测量系统的结构和基本原理，分析了不同网格制作方法的特点，i÷提出了适合板料成型应变计算机视觉测量的方网格计算方法。通过与msc．marc仿真结果进行比较，验证÷；了系统的有『生。?：关键词：辊弯成型；视觉测量；图像处理；坐标网格；应变计算：÷【Abstract】Rollformingsheetstrainmeasurementsystem’sstructureandthebasicprincipleWasin一÷；trod

3、uced，andtheaturesofdiferentsquaregridetchedmethodswereanalyzed，squaregridstraincalcu一；：l~ionmethodWaspresented，whichsuitsthesheetmetalformingbasedoncomputervisionmeasurement，：÷fin．1ly，ComparedwithSimulationresultsofmsc．marc，thesystemisvalidity．；Keywords：Rollforming

4、；Visionmeasurement；Imageprocess；c0ordinategrid；Straincalculation；中图分类号：TH16，TM930．9文献标识码：A像中对应的像素点一一对应起来，利用这些像素点的坐标以及两1引言个相机的位置关系，便可以获取物体特征点的三维坐标，从而计辊弯成型(rolforming)是一种节材、节能、高效的金属成型新算出被测物体的膜应变及其分布。具体工作流程，如图1所示。工艺、新技术，因其多用于钢材的低温状态下弯曲成型，也称为冷弯型钢。在辊弯成型过程中，由于应力的不同分布造成了边

5、浪、袋图像预处理形波等缺陷。因此，计算出成形区域的应力、应变值对于避免各种轮廓提取缺陷的产生显得至关重要。噪声消除坐标网技术研究金属板料成形过程中表面应变大小的重要区域分割方法之一。通过在金属板材表面印制坐标网格，分析变形前后网格特征标识尺寸的变化即可得到板材表面的应变大小和分布。传统的网格应变图1系统工作流程测量主要是靠人工完成的，这种方法不仅测量精度难以提高，速度2_2测量系统结构也彳艮慢。对于大面积的测量和分析，手工劳动的工作量就很大。测量系统结构设计总的思想是依据双目立体视觉测量原理，随着计算机技术的发展，基于计算机

6、视觉的非接触测量技术即视差原理，从二维图像中获取被测物体特征点的三维坐标。双凭借其操作简单、测量设备成本低、受测量环境影响小等优点得目视觉测量系统一般由两个摄像机或者由一个运动的摄像机构到了广泛的应用。它通过摄像头或数码相机采集物体的图像，对成。所采用的是由两个相机交叉摆放的形式，将两个相机斜置在图像进行处理和分析获得物体的三维形状和尺寸，实现对板材表三角支架的基座上，中间放线路板和照明灯，此外还包括计算机，面网格变形的自动测量，可显著提高测量效率。图像采集卡，工件定位平台等部分，如图2所示。’针对辊弯成形过程中板材应变测量

7、的要求，采用方形坐标网格，结合其图像和结构特征，提出了运用计算机图像处理、立体视觉技术和有限元理论对变形网格进行坐标测量和小应变计算的方法，开发了板料应变测量系统，并给出了验证结果及相关分析。2计算机双目视觉应变测量技术2．1测量原理非接触测量辊弯成型板料应变采用计算机双目视觉测量原图2计算机视觉应变测量系统图3样件网格二值化结果理，利用光学及其相关技术实现／21。双目视觉测量的基本原理是通软件系统在VC++6．0平台上进行开发，主要包括前处理(图过相机从两个视点观察同一被测物体[31，获取在不同视角下的多像采集、图像预处理

8、、模式识别)、立体视觉求解以及摄像机定标、幄二维图像(一般两幅)，通过光学成像原理计算图像上像素之间的后处理(应力、应变计算，数据输出)等功能模块。其中图像预处理位置偏差(即视差)，将被测物体上同一点与两个相机所拍摄的图结果的好坏直接影响到后续测量的精度，在这一过程中二值化是★来稿日期：2