基于激光结构光的角钢截面参数测量
发布时间：2022-02-19 03:02
角钢在建筑及电力行业有着广泛的应用,而角钢检测目前仍以人工检测为主,其存在效率低、出错率高的问题,因而实现对角钢的自动化精确检测具有一定的研究价值。由于线结构光扫描测量技术具有非接触式、测量精度高等优点成为工件测量和检测的重要方法。为解决角钢检测中的问题,把角钢截面参数作为研究对象,采用了线结构光扫描视觉测量的方法对角钢截面参数进行测量。为实现对角钢截面参数的线结构光扫描视觉测量,分析了线结构光视觉原理和测量系统数学模型,并根据其数学模型搭建了基于线结构光的角钢截面参数测量系统。分析了线结构光测量系统标定方法,采用基于2D平面靶标的摄像机标定方法,利用HALCON完成测量系统的标定。为获取高质量的点云数据,分析了不同光条中心提取算法及点云简化算法的利弊,采用改进的光条中心提取算法和改进的点云简化方法完成点云数据的获取。然后根据Delaunay三角剖分原理对得到的点云数据进行封装,得到物体三维几何模型,进而提取角钢截面边宽度、边厚度、内圆弧半径三个参数。通过实验,验证了采用线结构光扫描视觉测量方法完成角钢截面参数测量的可行性,并通过实验结果表明该方法测量误差在±0.15mm范围之内,测量...
【文章来源】：华北理工大学河北省
【文章页数】：72 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
引言
第1章 绪论
1.1 课题的研究背景及意义
1.2 角钢几何尺寸国内外研究现状
1.3 视觉测量方法综述
1.3.1 结构光测量方法
1.3.2 结构光测量研究现状
1.4 本课题研究内容
第2章 单目线结构光测量系统
2.1 结构光视觉原理
2.1.1 直射式结构光测量法
2.1.2 斜射式结构光测量法
2.1.3 方案对比
2.2 测量系统数学模型
2.2.1 线结构光传感器数学模型
2.2.2 线结构光扫描的两种方式
2.2.3 平移扫描测量模型
2.3 本章小结
第3章 测量系统参数标定
3.1 视觉测量坐标系
3.1.1 视觉测量常用坐标系
3.1.2 常用坐标系之间的关系
3.2 摄像机模型
3.2.1 针孔成像模型
3.2.2 非线性模型
3.3 摄像机标定
3.3.1 摄像机标定方法
3.3.2 基于2D平面靶标的摄像机标定方法
3.4 基于HALCON的摄像机标定
3.4.1 HALCON简介
3.4.2 HALCON标定助手
3.5 光平面标定
3.6 运动位姿标定
3.7 本章小结
第4章 光条中心提取及三维重构方法
4.1 光条中心提取方法综述
4.1.1 几何中心法
4.1.2 阈值法
4.1.3 细化法
4.1.4 灰度重心法
4.1.5 Hessian矩阵法
4.2 改进灰度重心法光条中心提取
4.2.1 图像灰度化
4.2.2 光带图像二值化
4.2.3 光条中心提取
4.3 点云数据处理方法
4.3.1 ICP点云配准算法
4.3.2 点云滤波
4.3.3 点云简化
4.3.4 点云三维重建
4.4 本章小结
第5章 系统设计及实验结果
5.1 角钢截面参数测量要求
5.2 系统设计与测量设备选型
5.2.1 系统设计
5.2.2 测量设备选型
5.3 基于线结构光扫描的测量系统
5.3.1 测量系统搭建
5.3.2 实验过程
5.3.3 测量结果
5.4 本章小结
结论
参考文献
致谢
导师简介
企业导师
作者简介
学位论文数据集
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于凸松弛优化算法的相机内外参数标定[J]. 柯丰恺,陈幼平,谢经明,张代林. 中国机械工程. 2016(05)
[2]热轧圆钢截面轮廓及直径结构光在线检测系统[J]. 王中亚,王鹏,杨国威,李晓慧,孙长库. 仪器仪表学报. 2014(10)
[3]粗糙金属表面光条中心提取方法[J]. 赵博华,王伯雄,张金,罗秀芝. 光学精密工程. 2011(09)
[4]基于径向约束的CCD相机标定参数的整体优化[J]. 任延俊,郭霏,姜淑华,王文生. 长春理工大学学报(自然科学版). 2009(02)
[5]线结构光三维轮廓测量系统的标定方法[J]. 张维光,赵宏,张琦,周翔. 中国激光. 2009(01)
[6]结构光直线光条图像特征的三步法提取[J]. 周富强,王飞,张广军. 机械工程学报. 2008(11)
[7]一种新的线结构光光带中心提取算法[J]. 吴庆阳,苏显渝,李景镇,惠彬. 四川大学学报(工程科学版). 2007(04)
[8]ICP算法在点云配准中的应用[J]. 戴静兰,陈志杨,叶修梓. 中国图象图形学报. 2007(03)
[9]多视觉检测系统的世界坐标唯一全局标定方法[J]. 张广军,魏振忠. 北京航空航天大学学报. 2006(11)
[10]位图图像灰度化的方法及编程实现[J]. 游达章,张建钢,甘勇. 广西工学院学报. 2004(01)
博士论文
[1]基于结构光投影的运动物体高速实时三维测量方法研究[D]. 刘永久.中国科学技术大学 2014
硕士论文
[1]角钢塔构件几何尺寸检测及其信息管理系统开发[D]. 田相省.济南大学 2017
[2]基于线结构光的列车轮廓测量[D]. 张翔.武汉大学 2017
[3]基于机器视觉的三维锡膏检测关键技术及应用研究[D]. 刘平.重庆大学 2017
[4]输电铁塔中螺栓连接滑移过程及影响因素研究[D]. 张迪.华北电力大学 2017
[5]线结构光视觉测量光条中心提取及评价方法研究[D]. 史燕.华北理工大学 2017
[6]输电铁塔角钢型材缺陷的超声导波检测方法研究[D]. 王晋威.南昌航空大学 2016
[7]基于立体靶标的多摄像机标定方法研究[D]. 赵成运.合肥工业大学 2016
[8]双目线结构光视觉系统研究[D]. 沈鸿海.华北理工大学 2016
[9]改进的Delaunay三角剖分算法研究[D]. 高莉.兰州交通大学 2015
[10]基于机器视觉的锂电池极片缺陷检测研究[D]. 胡玥红.哈尔滨工业大学 2015
本文编号：3632080
【文章来源】：华北理工大学河北省
【文章页数】：72 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
引言
第1章 绪论
1.1 课题的研究背景及意义
1.2 角钢几何尺寸国内外研究现状
1.3 视觉测量方法综述
1.3.1 结构光测量方法
1.3.2 结构光测量研究现状
1.4 本课题研究内容
第2章 单目线结构光测量系统
2.1 结构光视觉原理
2.1.1 直射式结构光测量法
2.1.2 斜射式结构光测量法
2.1.3 方案对比
2.2 测量系统数学模型
2.2.1 线结构光传感器数学模型
2.2.2 线结构光扫描的两种方式
2.2.3 平移扫描测量模型
2.3 本章小结
第3章 测量系统参数标定
3.1 视觉测量坐标系
3.1.1 视觉测量常用坐标系
3.1.2 常用坐标系之间的关系
3.2 摄像机模型
3.2.1 针孔成像模型
3.2.2 非线性模型
3.3 摄像机标定
3.3.1 摄像机标定方法
3.3.2 基于2D平面靶标的摄像机标定方法
3.4 基于HALCON的摄像机标定
3.4.1 HALCON简介
3.4.2 HALCON标定助手
3.5 光平面标定
3.6 运动位姿标定
3.7 本章小结
第4章 光条中心提取及三维重构方法
4.1 光条中心提取方法综述
4.1.1 几何中心法
4.1.2 阈值法
4.1.3 细化法
4.1.4 灰度重心法
4.1.5 Hessian矩阵法
4.2 改进灰度重心法光条中心提取
4.2.1 图像灰度化
4.2.2 光带图像二值化
4.2.3 光条中心提取
4.3 点云数据处理方法
4.3.1 ICP点云配准算法
4.3.2 点云滤波
4.3.3 点云简化
4.3.4 点云三维重建
4.4 本章小结
第5章 系统设计及实验结果
5.1 角钢截面参数测量要求
5.2 系统设计与测量设备选型
5.2.1 系统设计
5.2.2 测量设备选型
5.3 基于线结构光扫描的测量系统
5.3.1 测量系统搭建
5.3.2 实验过程
5.3.3 测量结果
5.4 本章小结
结论
参考文献
致谢
导师简介
企业导师
作者简介
学位论文数据集
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于凸松弛优化算法的相机内外参数标定[J]. 柯丰恺,陈幼平,谢经明,张代林. 中国机械工程. 2016(05)
[2]热轧圆钢截面轮廓及直径结构光在线检测系统[J]. 王中亚,王鹏,杨国威,李晓慧,孙长库. 仪器仪表学报. 2014(10)
[3]粗糙金属表面光条中心提取方法[J]. 赵博华,王伯雄,张金,罗秀芝. 光学精密工程. 2011(09)
[4]基于径向约束的CCD相机标定参数的整体优化[J]. 任延俊,郭霏,姜淑华,王文生. 长春理工大学学报(自然科学版). 2009(02)
[5]线结构光三维轮廓测量系统的标定方法[J]. 张维光,赵宏,张琦,周翔. 中国激光. 2009(01)
[6]结构光直线光条图像特征的三步法提取[J]. 周富强,王飞,张广军. 机械工程学报. 2008(11)
[7]一种新的线结构光光带中心提取算法[J]. 吴庆阳,苏显渝,李景镇,惠彬. 四川大学学报(工程科学版). 2007(04)
[8]ICP算法在点云配准中的应用[J]. 戴静兰,陈志杨,叶修梓. 中国图象图形学报. 2007(03)
[9]多视觉检测系统的世界坐标唯一全局标定方法[J]. 张广军,魏振忠. 北京航空航天大学学报. 2006(11)
[10]位图图像灰度化的方法及编程实现[J]. 游达章,张建钢,甘勇. 广西工学院学报. 2004(01)
博士论文
[1]基于结构光投影的运动物体高速实时三维测量方法研究[D]. 刘永久.中国科学技术大学 2014
硕士论文
[1]角钢塔构件几何尺寸检测及其信息管理系统开发[D]. 田相省.济南大学 2017
[2]基于线结构光的列车轮廓测量[D]. 张翔.武汉大学 2017
[3]基于机器视觉的三维锡膏检测关键技术及应用研究[D]. 刘平.重庆大学 2017
[4]输电铁塔中螺栓连接滑移过程及影响因素研究[D]. 张迪.华北电力大学 2017
[5]线结构光视觉测量光条中心提取及评价方法研究[D]. 史燕.华北理工大学 2017
[6]输电铁塔角钢型材缺陷的超声导波检测方法研究[D]. 王晋威.南昌航空大学 2016
[7]基于立体靶标的多摄像机标定方法研究[D]. 赵成运.合肥工业大学 2016
[8]双目线结构光视觉系统研究[D]. 沈鸿海.华北理工大学 2016
[9]改进的Delaunay三角剖分算法研究[D]. 高莉.兰州交通大学 2015
[10]基于机器视觉的锂电池极片缺陷检测研究[D]. 胡玥红.哈尔滨工业大学 2015
本文编号：3632080
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/dianzigongchenglunwen/3632080.html
