CN109060819B - 一种振动部件裂纹测量中视场内误差修正方法 - Google Patents

一种振动部件裂纹测量中视场内误差修正方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及机器视觉监测技术领域，特别涉及一种振动部件裂纹测量中视场内误差修正方法。包括：步骤1：获取试验参数；步骤2：获取振动视场内精度修正模型；步骤3：获取试验件向上振动时像素误差公式以及获取试验件向下振动时像素误差公式；步骤4：根据步骤3中的试验件向上振动时像素误差公式获取向上振动时像素误差，以及根据步骤3中的试验件向下振动时像素误差公式获取向下振动时像素误差；步骤5：将所述步骤4中获得的向上振动时像素误差以及向下振动时像素误差代入所述振动视场内精度修正模型，计算得到修正后的向上振动时像素误差以及修正后的向下振动时像素误差。本发明能够修正试验件由于振动在视场内产生的位移误差，使测量更精确。

Description

一种振动部件裂纹测量中视场内误差修正方法
技术领域
本发明涉及机器视觉监测技术领域，特别涉及一种振动部件裂纹测量中视场内误差修正方法。
背景技术
传统的疲劳裂纹检测系统主要由人工完成，操作反复而且过程繁琐，很容易受到检测操作人员的主观因素的影响，不仅耗时费力，而且还不能保证疲劳裂纹检测的精度。为了提高疲劳裂纹检测精度和效率，降低工作人员带来的接触性误差，减轻检测人员的劳动量，机器视觉检测手段逐渐被人们所采纳。但随之而来的检测精度控制问题也应运而生，尤其是在高频疲劳试验中本身对精度的要求就比较高，因此必须控制裂纹检测系统各方面的精度问题，摄像头的精度控制对于裂纹检测系统来说非常重要，它能够永久性的提高试验系统的精度，降低疲劳裂纹的实时检测误差。
发明内容
本发明的目的是提供了一种振动部件裂纹测量中视场内误差修正方法，以解决现有技术存在的至少一个问题。
本发明的技术方案是：
一种振动部件裂纹测量中视场内误差修正方法，所述振动部件裂纹测量中视场内误差修正方法包括如下步骤：
步骤1：获取试验参数；
步骤2：获取振动视场内精度修正模型；
步骤3：获取试验件向上振动时像素误差公式以及获取试验件向下振动时像素误差公式；
步骤4：根据步骤3中的试验件向上振动时像素误差公式获取向上振动时像素误差，以及根据步骤3中的试验件向下振动时像素误差公式获取向下振动时像素误差；
步骤5：将所述步骤4中获得的向上振动时像素误差以及向下振动时像素误差代入所述振动视场内精度修正模型，计算得到修正后的向上振动时像素误差以及修正后的向下振动时像素误差。
可选地，步骤1中所述试验参数包括：视场半径x，像元尺寸r，物距h，焦距F。
可选地，步骤2中获取振动视场内精度修正模型，获取过程具体为：
计算视场偏角θ的正切值：
Figure BDA0001722592040000021
其中，x为视场半径，h为物距；
当发生振动时，物距h会产生向上或向下变化，变化量为Δh，则
Figure BDA0001722592040000022
因此，振动视场内精度修正模型为：
Δx＝Δh×tanθ。
可选地，步骤3中获取试验件向上振动时像素误差公式以及获取试验件向下振动时像素误差公式包括：
当物距为h时，像素对应空间尺寸D＝r×h/F；
当试验件向上振动时，像素对应空间尺寸D1＝r×h1/F；
当试验件向下振动时，像素对应空间尺寸D2＝r×h2/F；
其中：h1＝h-Δh；h2＝h+Δh；
假设被测量为L，则，总长度的像素值为：
Figure BDA0001722592040000031
当试验件向上振时的总长度像素值：
Figure BDA0001722592040000032
当试验件向下振时的总长度像素值：
Figure BDA0001722592040000033
当试验件向上振时的像素误差：R1＝(D1-D)×|n1-n|；
当试验件向下振时的像素误差：R2＝(D2-D)×|n2-n|；
其中，r为像元尺寸，h为物距，F为焦距，h1为试验件向上振动后的物距，h2为试验件向下振动后的物距。
可选地，步骤5中具体为：
所述修正后的向上振动时像素误差为：
R′1＝R1×tanθ
所述修正后的向下振动时像素误差为：
R′2＝R2×tanθ。
发明效果：
本发明的振动部件裂纹测量中视场内误差修正方法，针对振动部件的裂纹高精度检测需求，能够修正试验件由于振动在视场内产生的位移误差，使测量更精确。
附图说明
图1是本发明的振动部件裂纹测量中视场内误差修正方法的机器视觉裂纹扩展试验框图；
图2是本发明的振动部件裂纹测量中视场内误差修正方法的振动视场精度控制模型。
具体实施方式
为使本发明实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。
下面结合附图1至图2对本发明的振动部件裂纹测量中视场内误差修正方法做进一步详细说明。
针对于定焦镜头，物距h本身不会发生变化，但随着振动台的加载，物距因振动发生空间上的微变化，该变化会在视场内产生空间像素误差，最终产生测量误差。
本发明提供了一种振动部件裂纹测量中视场内误差修正方法，所述振动部件裂纹测量中视场内误差修正方法包括如下步骤：
步骤1：获取试验参数；
步骤2：获取振动视场内精度修正模型；
步骤3：获取试验件向上振动时像素误差公式以及获取试验件向下振动时像素误差公式；
步骤4：根据步骤3中的试验件向上振动时像素误差公式获取向上振动时像素误差，以及根据步骤3中的试验件向下振动时像素误差公式获取向下振动时像素误差；
步骤5：将所述步骤4中获得的向上振动时像素误差以及向下振动时像素误差代入所述振动视场内精度修正模型，计算得到修正后的向上振动时像素误差以及修正后的向下振动时像素误差。
具体的，步骤1中所述试验参数包括：视场半径x，像元尺寸r，物距h，焦距F。
在步骤2中获取振动视场内精度修正模型，获取过程具体为：
如图2中所示，视场偏角为θ，计算视场偏角θ的正切值：
Figure BDA0001722592040000051
其中，x为视场半径，h为物距；
当发生振动时，物距会产生向上或向下变化，变化量为Δh，则
Figure BDA0001722592040000052
因此，振动视场内精度修正模型为：
Δx＝Δh×tanθ。
步骤3中获取试验件向上振动时像素误差公式以及获取试验件向下振动时像素误差公式包括：
当物距为h时，像素对应空间尺寸D＝r×h/F；
当试验件向上振动时，像素对应空间尺寸D1＝r×h1/F；
当试验件向下振动时，像素对应空间尺寸D2＝r×h2/F；
其中：
h1＝h-Δh；h2＝h+Δh；
x1＝x-Δx；x2＝x+Δx；
假设被测量为L，则，总长度的像素值为：
Figure BDA0001722592040000061
当试验件向上振时的总长度像素值：
Figure BDA0001722592040000062
当试验件向下振时的总长度像素值：
Figure BDA0001722592040000063
当试验件向上振时像素误差：R1＝(D1-D)×|n1-n|；
当试验件向下振时像素误差：R2＝(D2-D)×|n2-n|；
其中，r为像元尺寸，h为物距，F为焦距，h1为试验件向上振动后的物距，h2为试验件向下振动后的物距。
步骤5中具体为：
所述修正后的向上振动时像素误差为：
R′1＝R1×tanθ
所述修正后的向下振动时像素误差为：
R′2＝R2×tanθ。
下面通过具体实施例对本发明作进一步说明：
在100*100的视场范围内，即x为50；选取像素为500万的定焦摄像头，分辨率：2456*2058；误差0.2％。工作时，摄像头离试验件的距离即物距h为300mm；像元尺寸r为3.45um；焦距F为50mm。假设被测量即裂纹长度为280mm。
其中：
Figure BDA0001722592040000064
当发生振动时，物距会产生向上或向下变大，变化量为Δh，
Δh＝h×0.2％＝300×0.002＝0.6mm
则，
Figure BDA0001722592040000071
振动视场内精度修正模型：
Figure BDA0001722592040000072
其中：h1＝h-Δh＝300-0.6＝299.4；
h2＝h+Δh＝300+0.6＝300.6；
当物距为h时，像素对应空间尺寸：
Figure BDA0001722592040000073
当试验件向上振动时，像素对应空间尺寸：
Figure BDA0001722592040000074
当试验件向下振动时，像素对应空间尺寸：
Figure BDA0001722592040000075
D1-D＝-0.04；D2-D＝0.04；
L＝280mm毫米，则总长度的像素值为：
Figure BDA0001722592040000076
当试验件向上振动时的总长度像素值：
Figure BDA0001722592040000077
当试验件向下振动时的总长度像素值：
Figure BDA0001722592040000081
|n1-n|＝9；|n2-n|＝8；
当试验件向上振动时像素误差：
R1＝(D1-D)×|n1-n|＝-0.04×9＝-0.36mm
当试验件向下振动时像素误差：
R2＝(D2-D)×|n2-n|＝0.04×8＝0.32mm
振动视场内精度修正模型：Δx＝Δh×tanθ
修正后的向上振动时像素误差为：
Figure BDA0001722592040000082
修正后的向下振动时像素误差为：
Figure BDA0001722592040000083
结论：对于系统误差为0.2％的机器视觉系统，当试验件向上振动时视场内误差为0.36mm，经过本发明的振动部件裂纹测量中视场内误差修正方法，可将误差减少至0.06mm，测量精度提高83％左右；当试验件向下振动时视场内误差为0.32mm，经过本发明的振动部件裂纹测量中视场内误差修正方法，可将误差减少至0.05mm，测量精度提高84％左右。
综上所述，本发明的振动部件裂纹测量中视场内误差修正方法，针对振动部件的裂纹高精度检测需求，基于光学测量和计算机图像处理技术，能够修正试验件由于振动在视场内产生的位移误差，提高测量精度，使测量更精确。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (1)

1.一种振动部件裂纹测量中视场内误差修正方法，其特征在于，所述振动部件裂纹测量中视场内误差修正方法包括如下步骤：
步骤1：获取试验参数；
步骤2：获取振动视场内精度修正模型；
步骤3：获取试验件向上振动时像素误差公式以及获取试验件向下振动时像素误差公式；
步骤4：根据步骤3中的试验件向上振动时像素误差公式获取向上振动时像素误差，以及根据步骤3中的试验件向下振动时像素误差公式获取向下振动时像素误差；
步骤5：将所述步骤4中获得的向上振动时像素误差以及向下振动时像素误差代入所述振动视场内精度修正模型，计算得到修正后的向上振动时像素误差以及修正后的向下振动时像素误差；
步骤1中所述试验参数包括：视场半径x，像元尺寸r，物距h，焦距F；
步骤2中获取振动视场内精度修正模型，获取过程具体为：
计算视场偏角θ的正切值：
Figure FDA0002919334400000011
其中，x为视场半径，h为物距；
当发生振动时，物距h会产生向上或向下变化，变化量为Δh，则
Figure FDA0002919334400000012
因此，振动视场内精度修正模型为：
Δx＝Δh×tanθ；
步骤3中获取试验件向上振动时像素误差公式以及获取试验件向下振动时像素误差公式包括：
当物距为h时，像素对应空间尺寸D＝r×h/F；
当试验件向上振动时，像素对应空间尺寸D1＝r×h1/F；
当试验件向下振动时，像素对应空间尺寸D2＝r×h2/F；
其中：
h1＝h-Δh；
h2＝h+Δh；
假设被测量为L，则，总长度的像素值为：
Figure FDA0002919334400000021
当试验件向上振时的总长度像素值：
Figure FDA0002919334400000022
当试验件向下振时的总长度像素值：
Figure FDA0002919334400000023
当试验件向上振时的像素误差：R1＝(D1-D)×|n1-n|；
当试验件向下振时的像素误差：R2＝(D2-D)×|n2-n|；
其中，r为像元尺寸，h为物距，F为焦距，h1为试验件向上振动后的物距，h2为试验件向下振动后的物距；
步骤5中具体为：
所述修正后的向上振动时像素误差为：
R′1＝R1×tanθ
所述修正后的向下振动时像素误差为：
R′2＝R2×tanθ。
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