Identyfikacja i modelowanie optyczne systemów wizyjnej kontroli jakości wytwarzania
Jacek Reiner
rok wydania: 2013
stron: 222
format: B5
oprawa: miękka
wydawnictwo: Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej
W monografii przedstawiono metodę projektowania stanowisk wizyjnej kontroli jakości wytwarzania z zastosowaniem metod numerycznych propagacji światła, tzw. renderingu, dotychczas stosowanego w grafice komputerowej. Badania skoncentrowano na procesie akwizycji obrazów obejmującym źródła światła, detektory oraz kontrolowane wyroby, uwzględniając zmienność ich cech powierzchni i wady. Pokazano możliwość optymalizacji układu oświetleniowego, gdy obrazowana powierzchnia jest silnie połyskliwa i złożona geometrycznie.
Użyteczność wyników badań (opracowanych rozwiązań przedstawiono na przykładzie trzech rzeczywistych projektów przemysłowych: kontroli jakości powierzchni czół wałeczków łożysk tocznych, kontroli integralności strukturalnej przegubów homokinetycznych oraz pomiarów optycznych wkrętów kostnych.
Przedstawione wyniki badań mogą być wykorzystane w projektowaniu optomechatronicznym maszyn i urządzeń z użyciem komputerowo wspomaganej inżynierii [CAE].
SPIS TREŚCI:
Wykaz skrótów 5
1. Wstęp 7
1.1. Geneza pracy, motywacja do podjęcia badań i cel 8
1.2. Struktura pracy 13
2. Systemy wizyjnej kontroli jakości wytwarzania 15
2.1. Kontrola wizualna i automatyzacja 15
2.2. Zastosowanie systemów wizyjnych 18
2.3. Obiekt, powierzchnia, wada 23
2.4. Metody i techniki akwizycji obrazów 27
2.5. Otoczenie i zakłócenia 37
2.6. Użytkownik systemów wizyjnych 39
2.7. Wdrażanie systemów kontroli wizyjnej 40
2.8. Projektowanie systemów wizyjnych 41
2.9. Symulacje w projektowaniu oświetlenia 45
2.10. Podsumowanie 49
3. Cel i zakres badań 51
4. Obrazowanie i metody symulacji propagacji światła 55
4.1. Detektory światła i kamery 55
4.2. Wielkości świetlne 57
4.3. Rozpraszanie światła na powierzchniach 61
4.4. Akwizycja obrazów 65
4.5. Renderowanie 66
4.6. Symulacje optyczne 72
4.7. Podsumowanie 74
5. Identyfikacja parametrów optycznych procesów akwizycji obrazów 77
5.1. Źródła światła i oświetlacze 78
5.1.1. Oświetlacze do systemów wizyjnych 78
5.1.2. Metoda pomiarów światłości w polu bliskim 80
5.1.3. Wyniki pomiarów oświetlaczy do systemów wizyjnych 81
5.1.4. Emitery światła 87
5.1.5. Luminacja na płaszczyźnie równoległej 92
5.1.6. Metoda pomiarów światłości z użyciem sfery obrazującej 93
5.1.7. Wyniki pomiarów skupionych źródeł światła 96
5.2. Parametry powierzchni 99
5.2.1. Pomiary mikroskopowe powierzchni 99
5.2.2. Metoda pomiarów BSDF z użyciem sfery obrazującej 103
5.2.3. Pomiary rozpraszania światła (BRDF) 106
5.3. Podsumowanie 112
6. Synteza modeli symulacyjnych 115
6.1. Weryfikacja modeli źródeł światła 116
6.1.1. Wirtualny goniometr 116
6.1.2. Detektor polarny do pomiarów światłości 117
6.1.3. Model źródła światła na bazie charakterystyki światłości 124
6.2. Weryfikacja modelowania powierzchni 127
6.2.1. Modelowanie struktury topograficznej powierzchni 130
6.2.2. Wirtualna sfera obrazująca 134
6.3. Modelowanie geometryczno-optyczne skupionych źródeł światła 140
6.4. Modelowanie geometryczno-optyczne oświetlaczy 144
6.5. Modelowanie źródeł światła na bazie danych pomiarowych pola bliskiego 152
6.6. Optymalizacja układu akwizycji obrazów 154
6.7. Podsumowanie 165
7. Walidacja na przykładach przemysłowych 167
7.1. Czoła wałeczków łożysk tocznych 167
7.2. Przeguby homokinetyczne 176
7.3. Wkręty kostne 182
8. Podsumowanie i wnioski 189
Aneks 197
Literatura 203
Streszczenie w języku angielskim 221
