数控切割工件尺寸与板件表面高度的视觉测量技术研究
发布时间：2021-08-11 00:23
我国石材行业具有广阔的市场和发展空间,近年来建材市场的蓬勃发展,更是促使石材行业达到了空前的高峰。现如今,各行各业均已进入高科技时代,对石材生产过程的智能化和自动化水平也提出了更高的要求。随着高新技术的不断发展,视觉测量技术逐渐被应用于各类智能检测设备中,大大提高了检测效率和生产效率。因此,本文结合石材加工的实际应用需求,基于视觉测量技术分别对石材切割工件的尺寸和板件表面高度的测量进行了研究,主要研究内容如下:设计了基于单目视觉的切割工件尺寸测量方案,针对石材切割工件的特性和检测需求,提出一种工件图像自适应分割算法,采用对比度线性拉伸算法有效解决了石材工件厚度的影响,又经过全局粗分割和局部分块精分割两步,提高了分割工件目标的可靠性和准确性。之后提取并跟踪工件轮廓,最后输出为DXF文件,在CAD软件环境中实现工件任意尺寸测量。提出一种针对石材等大型板件表面高度的视觉测量方案,采用双目结构光的测量方法能够有效解决板件表面缺乏特征的问题,之后基于相位线性插值实现立体匹配和三维坐标求解。针对相位的计算方法,论述分析了两种相位展开算法,提出一种基于标记点的相位展开精度验证方法,利用标记点实现相位...
【文章来源】：华侨大学福建省
【文章页数】：94 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
高度误差补偿示意图
5可验的优点，在洪涝灾害监测方面存在很强的应用潜力。经过实验，水位测量的分辨率和精度分别为1毫米和1厘米。在医疗应用领域，IakovidisDK等[28]提出一种新的视觉测量方法，可实现内窥镜检查中非接触式体内行进距离和尺寸测量的估计，如图1.3所示，该方案基于人工智能结构的系统，集成了深度卷积图像配准方法和多层前馈神经网络，能够适应不同条件，例如相机参数以及所检查的环境。由于它不依赖于任何其他硬件，因此提供了一种经济有效的方式来增强具有定位和测量功能的当前内窥镜系统。图1.3文献中深度视觉测量系统架构近年来，随着高新技术的提高和社会需求的增长，使得制造业有了迅猛的发展，俨然成为一个国家赖以生存和发展的产业支柱，尤其是数控加工技术[29,30]。这就意味着，工业生产对数控加工的自动化、智能化提出了更高的要求。视觉检测在数控加工中的应用已十分广泛，数控加工与视觉检测的结合，能有效的提高数控技术的智能化和自动化水平[31,32]，提高零件的检测效率[33]，提高机床设备的加工精度[34,35]。陈灿等[36]将视觉测量系统集成在数控加工系统中，只需在初次安装视觉设备后对相机进行标定，求出相机坐标、像素当量、相机转角等标定参数，从而找到图像坐标系和数控系统坐标系的对应关系，之后就可以通过视觉测量系统将工件的精确定位信息反馈给数控系统，用于规划加工位置和加工路径。另外，在加工完成之后，还能使用视觉测量系统及时进行尺寸测量和缺陷检测，杜绝不良品流入下一道工序的情况。LiuW等[37]提出了一种基于立体视觉的机床轮廓误差检测系统和方法，实现了在进给速率较高和运动范围较大的情况下任意轨迹的三维误差测量。如图1.4所示，首先，设计了一种高精度的测量夹具，该夹具由高精度
7图1.4卫士数控五轴桥切机如上所述，尽管目前以计算机智能为基础的石材加工及检测技术取得了一定的进展和应用，主要集中在针对获取石材廓形尺寸、石材缺陷检测和优化排样等加工过程，但是，针对石材工件尺寸的视觉测量研究相对较少，而石材工件的复杂多样和大尺寸特性，再加上生产环境复杂、成本控制等因素，非常适合引入非接触式、灵活高效的视觉测量技术，故而本课题具有非常重要的理论研究意义和实际应用价值。1.4课题主要研究内容本文主要围绕着现今石材数控加工中存在的某些问题展开了相关研究。石材数控切割工件，因为其特殊的装饰性质，经常需要被加工成各种复杂形状，但是不规则的轮廓尺寸给后期尺寸测量检测带来了不便。另外，石材大板切割的时候，由于板件表面难免会存在一些高低起伏变化，若不进行高度补偿，这将对加工造成影响。针对以上的两种情况，本文将致力于视觉测量技术的研究，将视觉测量技术应用到石材数控机加工中，旨在提高石材数控加工的智能化程度和自动化水平。本文主要是基于视觉测量技术，对数控切割的工件尺寸和板件表面高度两部分的测量方法进行了深入研究，具体包括相机标定、单目二维测量、结构光相位计算、双目三维测量以及软硬件平台搭建等。全文共分为六章，各个章节的安排如下：第一章，绪论。叙述了伴随着中国石材行业的快速发展，对于石材工件高精高效测量技术的意义，之后又介绍了视觉测量技术的先进性及其在国内外的研究现状，再结合本课题的研究背景，对视觉测量技术在本领域的相关研究进行论
本文编号：3335063
【文章来源】：华侨大学福建省
【文章页数】：94 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
高度误差补偿示意图
5可验的优点，在洪涝灾害监测方面存在很强的应用潜力。经过实验，水位测量的分辨率和精度分别为1毫米和1厘米。在医疗应用领域，IakovidisDK等[28]提出一种新的视觉测量方法，可实现内窥镜检查中非接触式体内行进距离和尺寸测量的估计，如图1.3所示，该方案基于人工智能结构的系统，集成了深度卷积图像配准方法和多层前馈神经网络，能够适应不同条件，例如相机参数以及所检查的环境。由于它不依赖于任何其他硬件，因此提供了一种经济有效的方式来增强具有定位和测量功能的当前内窥镜系统。图1.3文献中深度视觉测量系统架构近年来，随着高新技术的提高和社会需求的增长，使得制造业有了迅猛的发展，俨然成为一个国家赖以生存和发展的产业支柱，尤其是数控加工技术[29,30]。这就意味着，工业生产对数控加工的自动化、智能化提出了更高的要求。视觉检测在数控加工中的应用已十分广泛，数控加工与视觉检测的结合，能有效的提高数控技术的智能化和自动化水平[31,32]，提高零件的检测效率[33]，提高机床设备的加工精度[34,35]。陈灿等[36]将视觉测量系统集成在数控加工系统中，只需在初次安装视觉设备后对相机进行标定，求出相机坐标、像素当量、相机转角等标定参数，从而找到图像坐标系和数控系统坐标系的对应关系，之后就可以通过视觉测量系统将工件的精确定位信息反馈给数控系统，用于规划加工位置和加工路径。另外，在加工完成之后，还能使用视觉测量系统及时进行尺寸测量和缺陷检测，杜绝不良品流入下一道工序的情况。LiuW等[37]提出了一种基于立体视觉的机床轮廓误差检测系统和方法，实现了在进给速率较高和运动范围较大的情况下任意轨迹的三维误差测量。如图1.4所示，首先，设计了一种高精度的测量夹具，该夹具由高精度
7图1.4卫士数控五轴桥切机如上所述，尽管目前以计算机智能为基础的石材加工及检测技术取得了一定的进展和应用，主要集中在针对获取石材廓形尺寸、石材缺陷检测和优化排样等加工过程，但是，针对石材工件尺寸的视觉测量研究相对较少，而石材工件的复杂多样和大尺寸特性，再加上生产环境复杂、成本控制等因素，非常适合引入非接触式、灵活高效的视觉测量技术，故而本课题具有非常重要的理论研究意义和实际应用价值。1.4课题主要研究内容本文主要围绕着现今石材数控加工中存在的某些问题展开了相关研究。石材数控切割工件，因为其特殊的装饰性质，经常需要被加工成各种复杂形状，但是不规则的轮廓尺寸给后期尺寸测量检测带来了不便。另外，石材大板切割的时候，由于板件表面难免会存在一些高低起伏变化，若不进行高度补偿，这将对加工造成影响。针对以上的两种情况，本文将致力于视觉测量技术的研究，将视觉测量技术应用到石材数控机加工中，旨在提高石材数控加工的智能化程度和自动化水平。本文主要是基于视觉测量技术，对数控切割的工件尺寸和板件表面高度两部分的测量方法进行了深入研究，具体包括相机标定、单目二维测量、结构光相位计算、双目三维测量以及软硬件平台搭建等。全文共分为六章，各个章节的安排如下：第一章，绪论。叙述了伴随着中国石材行业的快速发展，对于石材工件高精高效测量技术的意义，之后又介绍了视觉测量技术的先进性及其在国内外的研究现状，再结合本课题的研究背景，对视觉测量技术在本领域的相关研究进行论
本文编号：3335063
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