基于线结构光的方矩形钢管参数测量关键技术研究

发布时间：2020-06-01 06:17

【摘要】：冷弯方矩形钢管已在生产领域得到广泛应用。随着科技的发展,生产领域对高标准的方矩形钢管需求量日益增加。并且方矩形钢管生产过程中的参数在线检测环节存在精度较低、检测系统成本高等问题。因此,智能化地提高方矩形钢管尺寸参数的在线测量精度和测量效率,是当前亟待解决的问题。据此,本文以设计低成本、高精度且稳定的在线测量系统为出发点,重点研究线结构光测量技术在方矩形钢管宽高、弯角半径、对角线以及凹凸度等参数测量方面的关键技术。具体工作如下:(1)通过分析现有的激光条纹中心线提取算法,综合在线测量系统需要满足的精度和效率要求,选择了形态学骨架法作为条纹中心线提取算法。并针对形态学骨架法会产生大量骨刺的缺陷,提出了一种改进的骨刺去除算法。实验结果与其它算法相比,验证了改进的骨刺去除算法提高了条纹中心线提取的精度和效率,满足系统需求。(2)建立了相机的成像模型,从而明确了相机与待测方矩形钢管之间四个坐标系的转换关系。同时,推导了基于靶标的相机内外参数及激光平面标定原理,构建了条纹中心点三维重建的约束方程,完成了方矩形钢管点云模型的三维重建。(3)利用卷积神经网络可以提取图像局部特征的特性,研究了一种方矩形钢管点云模型的快速拼接算法。该网络模型以自动生成的方矩形钢管深度图像作为输入,以相应生成的拼接参数作为预测输出,通过端到端的迭代训练直到满足精度要求。实验结果验证了该网络模型可以精确预测两片点云之间的拼接参数,并且预测时间与点云量无关,拼接效率高。(4)通过分析拼接后方矩形钢管点云模型的特性,提出了一种基于模板和法向量的参数测量算法。该算法利用在模型上建立形状模板作为边界,并通过在模板内构建法向量来采集参数计算所需的点数据。实验结果证明该算法能够满足在线测量系统的指标要求。(5)设计并搭建了基于线结构光的参数测量系统。首先,根据实际生产的在线测量技术指标和环境,确定了在线测量系统的基本框架和设备型号。其次,根据方矩形钢管的生产型号以及相机和激光投影仪的参数,确定了待测方矩型钢管、相机以及激光投影仪的相对位置。最后,通过对标准方矩形钢管进行测量实验,验证了该系统能够达到国标的误差要求,并且满足实际生产中在线测量的精度和稳定性。
【图文】：

第一章 绪论。目前，方矩形钢管尺寸参数测量多数应用传统的接触式测量方式为对1 2C 、 C值进行计算或用弯角半径测量工具进卡尺进行测量，测量工具如图 1.1 所示，测量原理如图 1.

图 2.3 钢管表面激光条纹图像固定阈值法[50]来处理激光条纹图像，如条纹，但是同时会产生孤立噪声块，无。因此，本小节采用自适应阈值法，该。当背景和目标之间的类间方差越小的根据计算背景与目标之间的最大类间所示。
【学位授予单位】：天津理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TP391.41;TN24

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本文编号：2691072