基于线结构光的车身三维测量系统研究

发布时间：2020-07-30 10:35

【摘要】：文章针对杭州娃哈哈集团智能装车系统的实际需求,将线结构光三维测量技术运用于智能装车系统车身测量中。车身测量是实现智能装车的重要一环,通过对车身测量,获得车型来确定托盘货物组的分配,实现自动化装卸货物,达到节省装卸时间、降低劳动成本及提高企业物流效率的目的。本文针对智能装车项目中的车身三维测量进行研究。本文主要内容包括:(1)线结构光车身测量系统总体设计。首先对光学三角法测量原理进行分析,给出了直射式和斜射式两种光学测量方法。然后对两种测量方法进行比较分析,选择适合本文的直射式光学三角法原理作为测量系统基本原理。最后制定了测量系统的总体方案,包括硬件系统和软件系统的组成。(2)提出一种改进的光条中心提取算法,并设计了具体的光条中心提取流程。在光条图像预处理过程中,改进均值滤波算法,将骨架去毛刺算法引入光条细化处理中,有效的去除了毛刺干扰。对实际模拟小车光条图像中心进行提取,实验结果表明本文的光条中心提取算法适用性较强,满足工业现场对测量速度和测量精度要求,为系统标定奠定基础。(3)车身测量系统标定。建立测量系统的数学模型,推导各坐标系之间的转换关系,并根据线结构光传感器的扫描方向建立测量系统扫描模型。本文设计一种圆形标志点靶标,实现了圆形标志点的自动编码。改进激光平面参数标定方法,结合直线拟合与靶标平面参数标定的方法,简单快速的实现光平面的标定。(4)完成车身测量系统实验平台搭建,在Visual Studio2013软件平台下编写相机图像采集界面,实现大批量扫描图像的实时获取和自动保存。进行系统标定实验和模拟小车三维测量实验,并对测量结果进行分析。实验结果表明本文搭建的线结构光三维测量系统能够实现对模拟小车三维型面的重建,满足实际工业现场测量需求。
【学位授予单位】：中国计量大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：F252;TP391.41
【图文】：

装卸方式,装卸系统

题研究的背景现代物流的不断发展，企业对于物流成本的关心日渐加强，如何降低成本，提高物流效率已成为企业探索发展的目标之一。我国是制造业高现代物流水平，对我国企业有着至关重要的现实意义。目前，我国厂里货物装卸主要以叉车和人工为主，每装卸一辆车需要耗费大量的加了运输成本，同时劳动力成本也较高，如图 1.1 所示为传统装卸方式装卸系统的对比。由图可知自动化装卸方式节约了人工成本，提高了，以往需要几十分钟才能完成的装卸作业，自动化装卸只需要几分钟成，节约了 70%~80%的时间成本。减少了装卸平台数量，不再需要使提高货车运输的利用率。自动化装卸已成为企业寻求现代物流发展的。

装卸过程

自动化装箱货车解锁驶离图 1.2 自动化装卸过程图其中，货车车身测量是实现自动化装卸操作的重要部分，不同的的货物量也不同，通过对车身三维的测量可以确定码垛托盘货物组的需人工进行操作，即可实现自动化装箱等操作，从而大大节约时间、提本文将对自动化装卸过程中的车身测量环节进行研究和讨论。目前，对物体表面三维测量的方法主要有两种，一种是传统意义式测量，它的典型测量方式是利用三维坐标测量机对物体表面进行测其存在着很多的弊端，在使用接触式测量过程中容易造成被测物体表及磨损，且不适用于柔软的被测物体表面，测量的速度慢，不能满足面物体实时测量要求。测量机在测量的过程中容易受到外界环境的干本也较高。相比而言另一种非接触测量方式可以克服以上弊端，主要利电磁等技术快速有效的获取物体表面的三维数据，对于复杂的曲面信

三坐标测量机

中国计量大学硕士学位论文测量空间中，获取被测物体表面上各测量点的三维坐标。从 1959 年第一台标测量机问世，到现在全球测量机的生产厂家已经超过 50 家，测量机的品高达 300 多种。其中较为著名的有德国的蔡司、意大利的 DEA 以及美国的-夏普、瑞典的海克斯康等公司。如图 1.4 所示为德国蔡司[2]的 DuraMax 在坐标测量机，代替了专用的量规和手工测量检测仪器，能够测量多种类工够适应于不同的环境条件，测量精度高。图 1.5 为海克斯康 Global 系列一式通用性三坐标测量机，它适用于各种机械零部件的尺寸测量。

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