基于三维激光扫描的工件表面损伤识别研究
[Abstract]:When the equipment is in operation, friction and wear may occur on the surface of the workpiece, resulting in damage / defects on the surface of the workpiece, which has an important impact on the health status of the surface and the performance of the equipment. If the degree of damage / defect is not within the normal range, it will cause mechanical failure and safety accident, resulting in unnecessary personal harm and economic loss. Therefore, it is necessary to identify the surface damage / defect size and position of workpiece with high precision. In this paper, the high speed sliding electric contact guideway is taken as the research workpiece. According to the characteristics of the surface damage of the guideway, the non-contact measurement method based on the principle of laser triangulation is mainly studied. The experimental platform of the 3D information measurement system is designed by using the high resolution two-dimensional laser scanner, which is used for the high precision identification of the surface damage information of the workpiece. The three-dimensional information measurement system is used to collect the damage morphology information at different positions of different material guideways. The measured three-dimensional point cloud data is the core processing data of damage identification. Based on the research of 3D point cloud data processing technology, the feature extraction method of point cloud in damage area is studied to realize the accurate detection and location of damage area, and then the loss volume and mass of damage and the type of damage are calculated accurately according to the damage information detected. Firstly, a surface damage detection method based on point cloud mean curvature estimation is proposed. By estimating the average curvature of geometric features that represent the "external bending" of point clouds, the curvature threshold is set by OTSU method to realize the accurate extraction of damage feature point clouds and the accurate location of damage areas. Secondly, in order to verify the accuracy and feasibility of the above detection method, a color mapping method based on point cloud depth mapping is proposed. By constructing the point cloud depth mapping color model, the point cloud depth information containing damage morphology characteristics is mapped to red, green and blue (RGB) information, and the one-dimensional maximum entropy method is used to set the optimal color threshold to realize the accurate extraction of damage area. Then, according to the damage extraction results and the characteristics of point cloud data, the volume of damage is calculated and the loss mass is calculated. Finally, according to the characteristics of damage types and in order to simplify the classification problem, a binary tree classification method is proposed to establish the damage classification model, and then extract the damage characteristic parameters and set up the corresponding classification rules to realize the identification and classification of small damage on the surface of guideway. The experimental results show that the two methods are effective and feasible, and the detection rate of small damage with loss mass less than 1 g can reach more than 98%, the detection accuracy of mass loss can reach mg level, and the identification rate of pit and scratch can reach more than 85%.
【学位授予单位】:燕山大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:TN249
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本文编号:2507416
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