为对隧道施工掘进中的诸多偏向因素提供准确的导向辅助,降低人工测量盾尾间隙的潜在危险,提出一种盾构机盾尾间隙自动测量方案。对盾构机盾尾间隙空间结构进行分析,利用激光标记盾尾间隙并通过工业相机提取;基于TCP/IP进行工业组网通信与远程控制;利用数字图像处理技术OpenCV的视觉库实现盾尾间隙的自动测量。以直径为8 m的盾构机为原型进行实地测试,开发基于Qt的PC客户端软件。实验结果表明该测量方法能够满足工地实际测量要求。

为了解决某主机厂白车身自动化CO2保护焊过程中焊缝偏移导致的焊接质量问题,成功将激光视觉焊缝寻位技术应用到某车型白车身CO2保护焊补焊工位。该激光视觉焊缝寻位系统能够快速准确可靠地提取焊缝特征和中心位置,准确测量焊缝搭接间隙。机器人控制系统根据焊缝提取结果自主修正焊枪位置,焊机控制系统可以根据搭接间隙测量结果调用合适的焊接工艺规范。激光视觉寻位技术的应用可以有效解决白车身制造偏差导致的焊缝位置偏移、搭接间隙变化等影响焊缝质量的问题,实现了白车身CO2保护焊的智能化焊接。

曳引轮作为电梯曳引系统重要的动力传输部件,其轮槽缺陷将导致轿厢振动、曳引能力不足,影响电梯安全性和乘梯舒适性。提出了基于结构光激光视觉检测的曳引轮槽轮廓尺寸提取方法,分析了轮槽尺寸坐标变换和三维重建算法。通过线激光位移传感器对某同步电动机带切口半圆形轮槽曳引轮进行了多部位尺寸的在线检测,得出曳引轮不同部位轮廓曲线、轮槽径向高低尺寸周向展开图和曳引轮柱坐标三维重建模型,可对曳引轮不同部位缺陷状况和特征尺寸进行直观快速的全方位检测。

针对埋弧焊焊缝激光视觉跟踪系统，提出采用s7—200PLC作为主控制器的控制方法。介绍了跟踪系统结构及其原理，分析了系统的工作过程；阐述了PLC的选型、各种信号的确定及I／O分配；针对前置式传感器的特点，提出在水平方向一种新颖的焊缝轨迹跟踪方法，并采用PD算法进行纠偏控制；针对高度方向跟踪，采用模糊控制方法进行高度方向的调整；给出了PLC软件设计的流程图。试验证明，该系统运行稳定，水平跟踪精度达到0．5mm，高度跟踪精度达到1mm，完全满足焊接质量的要求。

应用多个激光线结构光传感器对无缝钢管进行光切，求出各个光切面中心点的空间三维坐标，通过空间直线拟合和误差评定算法，由此确定钢管轴线的直线度。本文提出了无缝钢管直线度激光视觉在线测量方法，推导出数学模型，并进行实验研究，给出了实验结果。

应用多只激光点结构光传感器对大型回转体工件横断面扫描，形成多个光切平面。拟合各个光切面上离散点为空间椭圆曲线，求出光切面中心的空间三维坐标，由此确定大型回转体工件轴线的直线度，并计算出横截面几何形状。提出了大型回转体工件直线度激光视觉测量方法，推导了数学模型，进行了实验研究，并给出了实验结果。

在机器人视觉引导中,激光线投射位置往往与焊枪头位置存在一定的偏差值,导致在焊缝形状多变的情况下实时纠偏精度较低。因此,提出一种基于Smith预估控制模型的纠偏方法。首先,以形态学中的skeleton和矩形开运算为核心算法提取出焊缝中心点。然后,根据焊缝中心点计算出纠偏量,将纠偏量按顺序存入容器中,采用Smith原理构建的数学模型对存储的数据进行处理。最后,使用处理后的数据逐点进行滞后纠偏。数据仿真和实际测试结果表明:实际纠偏精度在0. 35 mm以内,满足工程焊接对纠偏精度的要求,具有很强的实用性。

由于示教型焊接机器人在进行汽车薄板件连续焊工艺时存在装夹误差和热变形等问题,导致焊缝实际轨迹与示教轨迹存在较大误差。为提高焊接质量,基于焊接机器人构建激光视觉焊缝检测跟踪系统,提出基于目标估计准则的焊缝跟踪算法,实时跟踪焊缝中心点三维位置变化。以传统图像处理法提取初始帧焊缝特征点,通过改进的孪生神经网络对强干扰下的焊缝特征点进行跟踪提取。通过坐标转换得到机器人基坐标系下的焊缝中心特征点三维坐标。结果表明:该算法能精确提取跟踪焊缝特征点,平均误差为0.48 mm,平均帧率为90帧/s,优于传统图像处理方法和基于相关滤波的方法,能够实现快速准确的跟踪。

液压缸是液压传动系统中重要的执行元件,液压缸活塞杆的加工质量对液压缸的产品质量和设备安全具有重要意义。在活塞杆生产过程中,需要对活塞杆表面质量和尺寸参数进行实时、准确的测量,从而保证活塞杆的加工精度。针对活塞杆加工过程中的实际需求,开发了一种激光视觉轮廓检测系统,并对杆件轮廓进行了测量研究,同时提出一种基于Savitzky-Golay算法的异常值识别法来提高测量精度,从而实现活塞杆的加工过程中轮廓尺寸的快速、准确测量。