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基于机器视觉的光学玻璃高精度切割技术研究

【摘要】:光学玻璃块料经过模压成型工序形成达标的光学玻璃元件,常被广泛应用于军事和民用等领域,其重量是影响压型后元件尺寸的关键因素。因此,提高光学玻璃条料的切割精度成为光学玻璃元件制造中的一个关键因素,也是本文研究的出发点和落脚点。目前,国内外学者对于光学玻璃的研究还主要集中于光学玻璃机理、表面形貌及切割辅助等方面,对光学玻璃切割重量精度的研究较少。本文以光学玻璃高精度定重切割设备的研制为基础,重点研究了基于光切法的重量实时累加式的视觉定重方法。论文主要完成以下工作:1.完成了设备硬件平台的搭建,主要包括控制机构的布线、硬件和执行机构的搭建,实现了以工控机为主的控制部件和各执行部件之间的协同运行,达到了工件流转和切割的目标。2.引入线结构光模式获取了光学玻璃条料横截面轮廓图像,并对图像作了去噪预处理。分别利用Sobel、Roberts等五种传统算法对图像进行了边缘提取,发现这些算法在解决边缘线型连续性和去噪等问题上效果不是很理想。在此基础上,本文引入了数学形态学理论,对图像依次进行了闭合运算、Otsu阈值处理、轮廓提取,从而获得了连续、平滑、无噪点的光学玻璃切割轮廓曲线图,且峰值信噪比相对较高,仿真实验证明了该方法的有效性。3.根据光切法原理建立了定重测量系统,并由三个线型激光器和两台CCD相机测量光学玻璃条料左、右两半部分横截面轮廓,再利用Hough变换和最小二乘法提取高精度的激光轮廓中心线直线方程,从而根据直线相交得到轮廓特征点获得当前的横截面面积,并结合光学玻璃条料的进给量求取每一帧截面之间的体积,最终由光学玻璃经验环境下的密度累计得出质量。本文通过机器视觉和图像处理等技术所研究的非接触式光学玻璃条料定重切割方法,可为实现光学玻璃条料定重切割的智能化和实用化提供一定的帮助。

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