基于光栅投影的钢板外观质量检测方法研究
发布时间：2020-12-29 14:53
钢板的外观质量检测可分为钢板的表面缺陷检测与钢板的厚度检测。目前主流的钢板缺陷检测方法无法同时检测钢板的厚度与钢板的表面缺陷,针对这一问题,本文采用光栅投影三维轮廓术,将其应用到钢板外观质量检测中,以达到钢板的厚度与表面缺陷能够同时检测的目的。本文所做工作如下:本文改进了光栅投影三维轮廓术的三角成像方式,使得通过CCD相机拍摄的云纹图像的畸变更小。在此基础上对整个系统进行标定,消除了CCD相机镜头所引起的镜头切向畸变与径向畸变。最后对CCD相机拍摄的云纹图像进行了校正,消除了环境光所引起的云纹灰度值曲线的畸变。为了获得最佳的相位提取效果,本文使用了基于morlet小波的小波变换轮廓术求取云纹图像的相位值。通过分析行逐点展开算法、枝切法、质量图导引法的优劣,选择了枝切法作为截断相位的展开算法。最后在高斯低通滤波器的基础上加以改进,并对重构的钢板表面进行了低通滤波,能有效降低重构算法带来的钢板表面误差。实验证明,本文对钢板厚度的测量精度为0.03mm,能够检测最小尺寸为0.3mm的钢板表面缺陷。
【文章来源】：中北大学山西省
【文章页数】：68 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
标定板（3）按照（2）中的方法拍摄20张不同方位的标定板的图像
图 2.5 标定窗口窗口图像左边是数据浏览器窗格子，里面显示了一个图像列表，列表里就是已经通 matlab 标定过的棋盘格图像了。点击列表里的任意一个图像，可以查看相应的标定过棋盘格图像。标定窗口的正中间窗格显示的就是相应的标定的过的图像，绿色圆圈表的是检测到的角点，黄色正方形表示（0,0）的原点，X,Y 箭头表示坐标轴方向。窗口右边上半部窗格显示的是每块图像冲投影误差，重投影误差表示的是检测点和投影点之间的像素距离，重投影误差应该小于一个像素，运行一次标定程序之后，若重投影误差大于一个像素的图像，此时应该将这些图像删除，重新标定一次，直到重影误差小于一个像素为止。窗口右下窗格显示的是以摄像机为参考系拍摄的标定板相摄像机的位置，可以去除相对摄像机位置不好的标定板图像。经过以上步骤标定完成后，使用 matlab 生成一个名叫 cameraParameters 的函数，使其矫正摄像机镜头的切线畸变与径向畸变，可以提高生成的钢板三维图像的精度。通标定得到的本文所使用的面阵 CCD 相机的镜头的径向畸变（Radial Distortion）[35]为：
关键的一步就是从 CCD 相机拍摄的云纹图像中提提取云纹图像的相位信息的方法有：相移轮廓术、目前光栅投影三维轮廓术最常用的一种相位提取法出的物体精度高，与真实物体相差最小。具体的相个周期内（周期为 2π），将投影出的正弦云纹的相位距离，每平移一次，相机就拍摄一次，公式(2.图 2.6）每一点的灰度值。 ) ( ) ( ) ( ) ( 0, , , 2 , 2 1x y = a x y + b x y cos π f x + x y + πi
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于磁粉探伤的柱形工件裂纹自动检测方法[J]. 陈林宇,刘桂华. 轴承. 2017(03)
[2]一种分区域的复合相位解缠算法[J]. 钟何平,周萌,唐劲松. 武汉大学学报(信息科学版). 2016(12)
[3]小波变换在调制度测量轮廓术中的应用[J]. 黄静静,陈文静,苏显渝,卢明腾. 光学学报. 2016(07)
[4]α噪声背景下基于标准归一化相关函数的谐波信号频率估计的MUSIC方法[J]. 石屹然,赵晓晖,李新波,石要武. 吉林大学学报(工学版). 2016(03)
[5]几种时间相位展开方法的比较[J]. 赵文静,陈文静,苏显渝. 四川大学学报(自然科学版). 2016(01)
[6]基于射影几何的CCD相机几何模型研究[J]. 孙瑜,李占利. 计算机工程. 2015(05)
[7]PNN与BP神经网络在钢板表面缺陷分类中的应用研究[J]. 郭联金,罗炳军. 机电工程. 2015(03)
[8]基于机器视觉钢板表面缺陷检测技术研究[J]. 王震宇. 计算机与现代化. 2013(07)
[9]基于模式识别的超声波钢板缺陷检测结果自动分析[J]. 姚志英,曹海青. 制造业自动化. 2013(01)
[10]可靠度导引的相位解包裹算法[J]. 何光宏,礼四同,王茂林,郑凯. 激光杂志. 2012(03)
博士论文
[1]基于PMP的钢轨表面缺陷三维在线测量关键技术研究[D]. 李金龙.西南交通大学 2016
[2]钢板表面缺陷检测关键技术研究[D]. 储茂祥.东北大学 2014
[3]日本钢铁产业国际竞争力研究[D]. 孙毅.吉林大学 2013
[4]基于数字光栅投影的结构光三维测量技术与系统研究[D]. 李中伟.华中科技大学 2009
硕士论文
[1]基于点云拼接的车轮踏面在线三维测量技术研究[D]. 陈瑞.西南交通大学 2017
[2]带钢表面缺陷检测及识别关键技术研究[D]. 熊鹰.重庆大学 2016
[3]数字光栅投影测量关键技术研究[D]. 丁一飞.合肥工业大学 2016
[4]钢板缺陷的电磁脉冲热成像检测方法[D]. 杨君.华东交通大学 2015
[5]基于Kinect传感器的三维点云模型重建研究[D]. 周致富.武汉科技大学 2015
[6]基于投影栅线法的柱状药表面粘接剂厚度检测方法研究[D]. 石兵华.中北大学 2014
[7]基于机器视觉的钢轨表面缺陷检测技术研究[D]. 胡玉.湖南大学 2013
[8]二维相位展开算法的研究[D]. 吴明云.天津大学 2012
[9]采用相位法的三维测量系统设计及可视化研究[D]. 万露萍.南昌大学 2012
[10]光栅投影三维形貌测量有关技术研究与系统设计[D]. 吕威.东北大学 2012
本文编号：2945827
【文章来源】：中北大学山西省
【文章页数】：68 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
标定板（3）按照（2）中的方法拍摄20张不同方位的标定板的图像
图 2.5 标定窗口窗口图像左边是数据浏览器窗格子，里面显示了一个图像列表，列表里就是已经通 matlab 标定过的棋盘格图像了。点击列表里的任意一个图像，可以查看相应的标定过棋盘格图像。标定窗口的正中间窗格显示的就是相应的标定的过的图像，绿色圆圈表的是检测到的角点，黄色正方形表示（0,0）的原点，X,Y 箭头表示坐标轴方向。窗口右边上半部窗格显示的是每块图像冲投影误差，重投影误差表示的是检测点和投影点之间的像素距离，重投影误差应该小于一个像素，运行一次标定程序之后，若重投影误差大于一个像素的图像，此时应该将这些图像删除，重新标定一次，直到重影误差小于一个像素为止。窗口右下窗格显示的是以摄像机为参考系拍摄的标定板相摄像机的位置，可以去除相对摄像机位置不好的标定板图像。经过以上步骤标定完成后，使用 matlab 生成一个名叫 cameraParameters 的函数，使其矫正摄像机镜头的切线畸变与径向畸变，可以提高生成的钢板三维图像的精度。通标定得到的本文所使用的面阵 CCD 相机的镜头的径向畸变（Radial Distortion）[35]为：
关键的一步就是从 CCD 相机拍摄的云纹图像中提提取云纹图像的相位信息的方法有：相移轮廓术、目前光栅投影三维轮廓术最常用的一种相位提取法出的物体精度高，与真实物体相差最小。具体的相个周期内（周期为 2π），将投影出的正弦云纹的相位距离，每平移一次，相机就拍摄一次，公式(2.图 2.6）每一点的灰度值。 ) ( ) ( ) ( ) ( 0, , , 2 , 2 1x y = a x y + b x y cos π f x + x y + πi
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于磁粉探伤的柱形工件裂纹自动检测方法[J]. 陈林宇,刘桂华. 轴承. 2017(03)
[2]一种分区域的复合相位解缠算法[J]. 钟何平,周萌,唐劲松. 武汉大学学报(信息科学版). 2016(12)
[3]小波变换在调制度测量轮廓术中的应用[J]. 黄静静,陈文静,苏显渝,卢明腾. 光学学报. 2016(07)
[4]α噪声背景下基于标准归一化相关函数的谐波信号频率估计的MUSIC方法[J]. 石屹然,赵晓晖,李新波,石要武. 吉林大学学报(工学版). 2016(03)
[5]几种时间相位展开方法的比较[J]. 赵文静,陈文静,苏显渝. 四川大学学报(自然科学版). 2016(01)
[6]基于射影几何的CCD相机几何模型研究[J]. 孙瑜,李占利. 计算机工程. 2015(05)
[7]PNN与BP神经网络在钢板表面缺陷分类中的应用研究[J]. 郭联金,罗炳军. 机电工程. 2015(03)
[8]基于机器视觉钢板表面缺陷检测技术研究[J]. 王震宇. 计算机与现代化. 2013(07)
[9]基于模式识别的超声波钢板缺陷检测结果自动分析[J]. 姚志英,曹海青. 制造业自动化. 2013(01)
[10]可靠度导引的相位解包裹算法[J]. 何光宏,礼四同,王茂林,郑凯. 激光杂志. 2012(03)
博士论文
[1]基于PMP的钢轨表面缺陷三维在线测量关键技术研究[D]. 李金龙.西南交通大学 2016
[2]钢板表面缺陷检测关键技术研究[D]. 储茂祥.东北大学 2014
[3]日本钢铁产业国际竞争力研究[D]. 孙毅.吉林大学 2013
[4]基于数字光栅投影的结构光三维测量技术与系统研究[D]. 李中伟.华中科技大学 2009
硕士论文
[1]基于点云拼接的车轮踏面在线三维测量技术研究[D]. 陈瑞.西南交通大学 2017
[2]带钢表面缺陷检测及识别关键技术研究[D]. 熊鹰.重庆大学 2016
[3]数字光栅投影测量关键技术研究[D]. 丁一飞.合肥工业大学 2016
[4]钢板缺陷的电磁脉冲热成像检测方法[D]. 杨君.华东交通大学 2015
[5]基于Kinect传感器的三维点云模型重建研究[D]. 周致富.武汉科技大学 2015
[6]基于投影栅线法的柱状药表面粘接剂厚度检测方法研究[D]. 石兵华.中北大学 2014
[7]基于机器视觉的钢轨表面缺陷检测技术研究[D]. 胡玉.湖南大学 2013
[8]二维相位展开算法的研究[D]. 吴明云.天津大学 2012
[9]采用相位法的三维测量系统设计及可视化研究[D]. 万露萍.南昌大学 2012
[10]光栅投影三维形貌测量有关技术研究与系统设计[D]. 吕威.东北大学 2012
本文编号：2945827
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/jiagonggongyi/2945827.html
