發(fā)布時(shí)間：2020-04-14 03:50

【摘要】：機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析和動(dòng)力學(xué)研究是機(jī)構(gòu)分析與綜合的重要工作。由于研究工作中經(jīng)常需要獲取真實(shí)運(yùn)動(dòng)參數(shù)數(shù)據(jù)輔助分析,因此獲得真實(shí)構(gòu)件上點(diǎn)的位移、軌跡、速度和加速度以及構(gòu)件的角位移、角速度和角加速度非常必要。為此,本文提出基于CCD技術(shù)及數(shù)字圖像處理技術(shù)獲取平面機(jī)構(gòu)構(gòu)件運(yùn)動(dòng)參數(shù)的方法,并編寫了相應(yīng)的計(jì)算機(jī)處理程序。CCD(Charge Coupled Devices,電荷耦合器件)作為一種新型的光電器件在測(cè)量測(cè)試領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用,其制造技術(shù)及應(yīng)用技術(shù)的研究也取得了驚人的進(jìn)展。利用這一技術(shù)和數(shù)字圖像處理技術(shù),本文針對(duì)平面機(jī)構(gòu)中典型的曲柄滑塊機(jī)構(gòu),對(duì)CCD采集的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)時(shí)變序列圖像加以處理,得到構(gòu)件上標(biāo)記點(diǎn)不同時(shí)刻的坐標(biāo),利用數(shù)值方法計(jì)算出構(gòu)件的速度、加速度等運(yùn)動(dòng)參數(shù)。該方法與其他檢測(cè)方法相比,凸現(xiàn)了CCD的非接觸測(cè)量的優(yōu)點(diǎn),彌補(bǔ)了其他傳感器的使用局限。同時(shí),非接觸式智能測(cè)量構(gòu)件位移等參數(shù)方面的研究成果還可以應(yīng)用于零部件位置檢測(cè)、自動(dòng)定位、智能制造等領(lǐng)域中。 本文以計(jì)算機(jī)數(shù)字圖像處理理論和數(shù)值分析理論為基礎(chǔ),應(yīng)用Bodand公司優(yōu)秀的軟件開發(fā)平臺(tái)Delphi7編寫了數(shù)字圖像處理程序,對(duì)以CCD為主要元器件的數(shù)字?jǐn)z像機(jī)采集到的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)圖像進(jìn)行了二值化處理及二值化后處理,充分去除了圖像中的干擾景物,在比較復(fù)雜的背景條件下,分離出前景標(biāo)記,并確定出了機(jī)構(gòu)上前景標(biāo)記點(diǎn)的相對(duì)位置。最后通過(guò)對(duì)幾種數(shù)值計(jì)算方法在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行實(shí)際計(jì)算比較,確定采用基于最小二乘原則的Fourier級(jí)數(shù)擬合方法計(jì)算出機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)參數(shù)。 本文在對(duì)采集到的數(shù)字圖像進(jìn)行計(jì)算機(jī)處理的過(guò)程中,針對(duì)所處理對(duì)象的特殊性,研究了便于處理且有效的融合全局二值化和局部二值化思想的改進(jìn)的圖像二值化處理方法和算法;確定了在比較復(fù)雜的背景下提取有用的前景信息的數(shù)字圖像代數(shù)運(yùn)算方法和離散干擾點(diǎn)的去除判別準(zhǔn)則,并編寫程序?qū)崿F(xiàn)了這一算法,建立了比較有效快速的處理系統(tǒng);探討了相關(guān)處理方法在解決實(shí)際應(yīng)用問(wèn)題時(shí)的適用性。 從測(cè)量角度,本文利用貼有標(biāo)記的機(jī)構(gòu)在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,其標(biāo)記的幾何中心不變的特性,采用了非常簡(jiǎn)便易行的投影法,比較精確地確定了標(biāo)記的幾何中心在圖像中的準(zhǔn)確的相對(duì)位置,為機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析奠定了基礎(chǔ)。
【圖文】：

感器、同步信號(hào)發(fā)生器、工作臺(tái)、滑塊導(dǎo)軌等構(gòu)成。該實(shí)驗(yàn)臺(tái)另配有軟件，可以處理光柵角位移傳感器信號(hào)，獲取滑塊位移等參量，電機(jī)轉(zhuǎn)速可以無(wú)級(jí)調(diào)速。實(shí)驗(yàn)裝置示意圖如圖3一1所示。圖3一1實(shí)驗(yàn)臺(tái)裝置3.2圖像采集及其設(shè)備利用CCD技術(shù)進(jìn)行平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析，采集圖像需要使用CCD攝像頭、圖像采集卡和采集圖像軟件等。3.2.1CCD攝像頭及其性能如第二章所述，CCD器件按其感光單元的排列方式，分為線陣CCD和面陣

安裝板卡驅(qū)動(dòng)的同時(shí)寫入系統(tǒng)。用戶在使用時(shí)，可以直接通過(guò)編寫程序調(diào)用相應(yīng)的功能函數(shù)。借助V330采集卡的動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)，使用VisualC料5編寫了圖像采集程序，界面如圖3一3所示。圖3一3圖像采集程序界面3.2.4光源的選擇和照度的匹配1121為保證圖像采集的效果，正確選擇光源十分重要，故必須加以重視。光源可分為自然光源和人工光源兩類。自然光源就是由自然過(guò)程產(chǎn)生的輻射源，各種天體(包括地球、太陽(yáng)、星體)及大氣等都是自然光源。人工光源是人們?yōu)榱藙?chuàng)造良好的、穩(wěn)定的觀察和測(cè)量條件而制成的光源，如鎢絲白熾燈、鹵鎢燈、氣體放電燈、發(fā)光二極管光源和激光光源等。自然光源的使用必須考慮天氣變化和測(cè)量或觀測(cè)的地點(diǎn)的地理位置，各種人工光源使用一般有其常用的領(lǐng)域和使用范圍、條件，需要依據(jù)具體現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況加以選擇。由于CCD應(yīng)用系統(tǒng)可大致分為攝像和檢測(cè)兩種類型，不同類型的應(yīng)用對(duì)照明光源有不同的要求，，因此應(yīng)根據(jù)需要選用。本文所研究的內(nèi)容屬于CCD檢測(cè)應(yīng)用系統(tǒng)
【學(xué)位授予單位】：天津工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2006
【分類號(hào)】：TH112

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