基于线激光与图像的便携非接触式原木端面直径测量装置
发布时间：2021-10-29 04:00
原木材积是衡量原木品质的一项重要指标,而端面直径测量是原木材积检测的重要环节。现阶段木材厂多数采用人工检尺法测量端面直径信息,存在测量效率低、误差大、耗时长、过程复杂的问题。机器视觉测量是一种非接触式测量方法,具有精度高、效率高、实时性高等优点,已被越来越多地应用在实际生产、生活中。本文针对原木端面直径测量目标,开发一套便携非接触式测量装置,在保证测量精度的前提下高效的完成测量工作。设备在检测距离5-30cm范围内,对目标尺寸10-60cm的被测物体检测误差低于10%。本文首先设计一套基于线激光特征的图像采集系统,系统的MCU采用STM32H7控制器,系统包含采集测量目标图像信息与距离信息的功能、图像处理以及数据保存与显示的功能。其次根据需求对系统中的相应传感器和摄像头进行标定,分析被测物体线激光图像中的感兴趣区域,设计尺寸计算方案。为了减少线激光周围噪声对目标特征的影响,提出对R、G、B通道灰度分量进行加权运算的方法,在此基础上对被测物体图像进行预处理并提取线激光特征。在特征尺寸计算方法方面对比及分析周长均值法、骨架长度法及横向像素点计算法三种计算方案的测量结果,运用四种数据拟合算法...
【文章来源】：北京林业大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：77 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
人工原木检尺Figure1.1Crudewoodruling
基于线激光与图像的便携非接触式原木端面直径测量装置12图3.3线激光器Figure3.3Linelaser（3）激光测距测距模块是用来获取目标物体与装置摄像头的距离，传统的超声波测距模块输出精度相对较低，面积小的物体有一定概率检测不到，导致测量距离误差大，而激光测量模块和超声波测量模块的原理近似。由于激光的定向性较高，能够更高精度的检测空间信息。测量距离的整个过程包括向对应检测物发出光束脉冲并对该检测物传送回来的信号进行识别。在使用过程中，在该模块里存在能够识别自身激光信号的敏感单元，通过计算这个过程的时间差，输出距离结果。而且该激光测距模块体积孝成本低，因此本文选用此方案进行距离获龋所选用的模块如图3.4所示，该型号为VL53L1X，输出格式为串口，响应距离0~2m，精度0.1cm，满足本文的测量需求。图3.4激光测距传感器Figure3.4LaserRangeFindingSensor（4）摄像头嵌入式系统常用的摄像头主要有三个型号，查阅相关资料将这三款摄像头主要参数列表对比。
基于线激光与图像的便携非接触式原木端面直径测量装置12图3.3线激光器Figure3.3Linelaser（3）激光测距测距模块是用来获取目标物体与装置摄像头的距离，传统的超声波测距模块输出精度相对较低，面积小的物体有一定概率检测不到，导致测量距离误差大，而激光测量模块和超声波测量模块的原理近似。由于激光的定向性较高，能够更高精度的检测空间信息。测量距离的整个过程包括向对应检测物发出光束脉冲并对该检测物传送回来的信号进行识别。在使用过程中，在该模块里存在能够识别自身激光信号的敏感单元，通过计算这个过程的时间差，输出距离结果。而且该激光测距模块体积孝成本低，因此本文选用此方案进行距离获龋所选用的模块如图3.4所示，该型号为VL53L1X，输出格式为串口，响应距离0~2m，精度0.1cm，满足本文的测量需求。图3.4激光测距传感器Figure3.4LaserRangeFindingSensor（4）摄像头嵌入式系统常用的摄像头主要有三个型号，查阅相关资料将这三款摄像头主要参数列表对比。
【参考文献】：
期刊论文
[1]Altium Designer在电路设计中的应用[J]. 罗淼. 电子制作. 2019(16)
[2]机器视觉技术在火花塞间隙测量中的应用[J]. 薛彬,王浩波,茌文清,矫爽本,孟庆森. 电工技术. 2019(12)
[3]基于机器视觉的玻璃尺寸测量系统[J]. 陆啸龙,解家月. 湖北农机化. 2019(10)
[4]用于远程激光测距机的板条激光器[J]. 张向阳,郎野. 激光与红外. 2019(05)
[5]一种线阵CCD融合光栅尺的高精度尺寸测量新方法研究[J]. 同志学,白金池,康智强. 光学技术. 2019(03)
[6]原木材积求算方法的研究[J]. 宋新卫,周传统,阴淑文,倪静. 山东林业科技. 2019(01)
[7]线结构光视觉系统标定新法及其振动测控应用[J]. 邱志成,肖骏. 光学精密工程. 2019(01)
[8]混频器变频损耗测试及拟合标校方法研究[J]. 刘连照,王道酉,徐宙,陈珺,王小臻. 中国测试. 2018(12)
[9]基于Canny算子的福橘图像边缘检测研究[J]. 刘现,蔡淑芳,黄语燕. 东南园艺. 2018(06)
[10]采用傅里叶拟合的双天线信号端点识别方法[J]. 屈文星,李炎倍,李云祥,李建玉. 兵器装备工程学报. 2018(08)
硕士论文
[1]基于线结构光的物体几何参数测量方法研究[D]. 郭蕾.内蒙古科技大学 2019
[2]KM刀柄关键尺寸测量技术与方法的研究[D]. 周宏达.江苏大学 2016
[3]基于机器视觉的柔性体振动测量系统研究[D]. 常浩.中国矿业大学 2016
[4]基于机器视觉的小范围精密测量技术研究[D]. 宋振跃.沈阳工业大学 2009
[5]图像边缘检测算法的研究[D]. 张晶.山东大学 2006
[6]基于数据拟合的摄像机标定及其应用研究[D]. 罗瑜林.华中科技大学 2006
本文编号：3463916
【文章来源】：北京林业大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：77 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
人工原木检尺Figure1.1Crudewoodruling
基于线激光与图像的便携非接触式原木端面直径测量装置12图3.3线激光器Figure3.3Linelaser（3）激光测距测距模块是用来获取目标物体与装置摄像头的距离，传统的超声波测距模块输出精度相对较低，面积小的物体有一定概率检测不到，导致测量距离误差大，而激光测量模块和超声波测量模块的原理近似。由于激光的定向性较高，能够更高精度的检测空间信息。测量距离的整个过程包括向对应检测物发出光束脉冲并对该检测物传送回来的信号进行识别。在使用过程中，在该模块里存在能够识别自身激光信号的敏感单元，通过计算这个过程的时间差，输出距离结果。而且该激光测距模块体积孝成本低，因此本文选用此方案进行距离获龋所选用的模块如图3.4所示，该型号为VL53L1X，输出格式为串口，响应距离0~2m，精度0.1cm，满足本文的测量需求。图3.4激光测距传感器Figure3.4LaserRangeFindingSensor（4）摄像头嵌入式系统常用的摄像头主要有三个型号，查阅相关资料将这三款摄像头主要参数列表对比。
基于线激光与图像的便携非接触式原木端面直径测量装置12图3.3线激光器Figure3.3Linelaser（3）激光测距测距模块是用来获取目标物体与装置摄像头的距离，传统的超声波测距模块输出精度相对较低，面积小的物体有一定概率检测不到，导致测量距离误差大，而激光测量模块和超声波测量模块的原理近似。由于激光的定向性较高，能够更高精度的检测空间信息。测量距离的整个过程包括向对应检测物发出光束脉冲并对该检测物传送回来的信号进行识别。在使用过程中，在该模块里存在能够识别自身激光信号的敏感单元，通过计算这个过程的时间差，输出距离结果。而且该激光测距模块体积孝成本低，因此本文选用此方案进行距离获龋所选用的模块如图3.4所示，该型号为VL53L1X，输出格式为串口，响应距离0~2m，精度0.1cm，满足本文的测量需求。图3.4激光测距传感器Figure3.4LaserRangeFindingSensor（4）摄像头嵌入式系统常用的摄像头主要有三个型号，查阅相关资料将这三款摄像头主要参数列表对比。
【参考文献】：
期刊论文
[1]Altium Designer在电路设计中的应用[J]. 罗淼. 电子制作. 2019(16)
[2]机器视觉技术在火花塞间隙测量中的应用[J]. 薛彬,王浩波,茌文清,矫爽本,孟庆森. 电工技术. 2019(12)
[3]基于机器视觉的玻璃尺寸测量系统[J]. 陆啸龙,解家月. 湖北农机化. 2019(10)
[4]用于远程激光测距机的板条激光器[J]. 张向阳,郎野. 激光与红外. 2019(05)
[5]一种线阵CCD融合光栅尺的高精度尺寸测量新方法研究[J]. 同志学,白金池,康智强. 光学技术. 2019(03)
[6]原木材积求算方法的研究[J]. 宋新卫,周传统,阴淑文,倪静. 山东林业科技. 2019(01)
[7]线结构光视觉系统标定新法及其振动测控应用[J]. 邱志成,肖骏. 光学精密工程. 2019(01)
[8]混频器变频损耗测试及拟合标校方法研究[J]. 刘连照,王道酉,徐宙,陈珺,王小臻. 中国测试. 2018(12)
[9]基于Canny算子的福橘图像边缘检测研究[J]. 刘现,蔡淑芳,黄语燕. 东南园艺. 2018(06)
[10]采用傅里叶拟合的双天线信号端点识别方法[J]. 屈文星,李炎倍,李云祥,李建玉. 兵器装备工程学报. 2018(08)
硕士论文
[1]基于线结构光的物体几何参数测量方法研究[D]. 郭蕾.内蒙古科技大学 2019
[2]KM刀柄关键尺寸测量技术与方法的研究[D]. 周宏达.江苏大学 2016
[3]基于机器视觉的柔性体振动测量系统研究[D]. 常浩.中国矿业大学 2016
[4]基于机器视觉的小范围精密测量技术研究[D]. 宋振跃.沈阳工业大学 2009
[5]图像边缘检测算法的研究[D]. 张晶.山东大学 2006
[6]基于数据拟合的摄像机标定及其应用研究[D]. 罗瑜林.华中科技大学 2006
本文编号：3463916
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/shengwushengchang/3463916.html
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