连铸坯线结构光视觉定重关键技术研究

发布时间：2022-10-20 15:05

　　在钢铁连续铸造生产过程中,连铸坯的切割是一个十分重要的环节。目前,连铸坯主要是按“定尺”的方式切割后供应给轧钢车间,轧钢工序以“重量”为投料标准组织生产,二者存在标准不统一的矛盾;并且在连铸过程中由于受结晶器的磨损、温度变化等因素的影响会使连铸坯横截面面积发生变化。因此,连铸坯在切割中即使定尺准确也会使切割好的铸坯段重量产生波动,从而影响轧成率、成材率等生产技术指标,成为降低生产成本的瓶颈。由此可见,改变传统的“定尺切割”方式为“定重切割”成为提升连铸技术的关键,也是本文研究的出发点和落脚点。本论文是河北省科技支撑重点项目（连铸坯激光视觉定重切割技术研发与应用,编号:13210116D）研究内容的重要组成部分,其研究工作主要包括定重系统的组建、结构传感器的标定、光条中心的提取、截面积及长度的计算,定重系统软件的开发与设计。在系统组建方面,结合线结构光三维视觉测量精度高、实时性强及主动受控等特点,将其测量原理运用到连铸坯横截面面积及长度测量系统中,阐述了定重原理并构建了定重系统;在图像处理方面,根据线结构光在本系统中的成像特点,通过图像增强、图像平滑等预处理方法及曲线拟合的亚像素精度提取... 

【文章页数】：78 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题提出的背景和意义
        1.1.1 课题提出的背景
        1.1.2 课题研究的意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 连铸技术的国外研究现状
        1.2.2 连铸技术的国内研究现状
    1.3 课题的主要研究工作
        1.3.1 课题研究的内容
        1.3.2 课题创新点
第2章 定重技术原理及系统构成
    2.1 结构光的模式
        2.1.1 点结构光模式
        2.1.2 线结构光模式
        2.1.3 编码结构光模式
    2.2 线结构光视觉测量基本原理
    2.3 线结构光视觉测量模型
        2.3.1 基于三角法的测量模型
        2.3.2 透视投影测量模型
    2.4 连铸坯线结构光视觉测量模型
    2.5 连铸坯线结构光视觉定重系统
        2.5.1 定重系统组成
        2.5.2 线结构光视觉定重原理
    2.6 本章小结
第3章 线结构光视觉测量系统标定
    3.1 摄像机成像模型
        3.1.1 坐标系
        3.1.2 透视投影模型
    3.2 线结构光视觉传感器的常规标定方法
        3.2.1 拉丝法
        3.2.2 锯齿靶法
        3.2.3 已知直线（平面）和图像点匹配法
    3.3 基于双重交比不变的标定方法
        3.3.1 双重交比不变原理
        3.3.2 标定靶标的设计
        3.3.3 模型参数求解过程
    3.4 连铸坯线结构光视觉定重系统的标定
        3.4.1 交比不变性的应用
        3.4.2 标定靶标的设计
        3.4.3 基于放框式圆点靶标的标定系统
        3.4.4 标定参数的求解
        3.4.5 标定结果及误差分析
    3.5 本章小结
第4章 测量系统中的图像处理
    4.1 原始图像的采集
    4.2 图像预处理
        4.2.1 图像的平滑处理
        4.2.2 图像增强
    4.3 粗略提取光条中心
    4.4 去除“假”光条中心
    4.5 光条中心亚像素精度提取方法
        4.5.1 抛物线拟合
        4.5.2 高斯曲线拟合
    4.6 本章小结
第5章 数据处理和实验
    5.1 截面积的计算
    5.2 光条长度的计算
        5.2.1 归一化互相关算法
        5.2.2 长度光条端点的提取
        5.2.3 长度测量精度分析
    5.3 连铸坯重量的计算
    5.4 连铸坯定重实验
        5.4.1 实验装置
        5.4.2 定重实验过程
        5.4.3 定重数据分析
    5.5 本章小结
第6章 系统的软件开发与设计
    6.1 系统开发工具与开发环境
    6.2 系统总体设计
        6.2.1 系统界面布局
        6.2.2 系统功能框图
        6.2.3 系统控制流程图
    6.3 系统操作使用
        6.3.1 用户登陆
        6.3.2 系统主界面
        6.3.3 图像采集功能
        6.3.4 图像处理功能
        6.3.5 系统标定功能
        6.3.6 在线测量功能
        6.3.7 其它功能
    6.4 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间所发表的论文
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]面向大型工件现场测量的光笔式视觉测量系统[J]. 富帅,张丽艳,叶南,刘胜兰.  仪器仪表学报. 2015(02)
[2]结构光测量中相位误差的过补偿与欠补偿校正[J]. 周平,朱统晶,刘欣冉,袁骏杰.  光学精密工程. 2015(01)
[3]基于多尺度分析的激光光条中心点坐标提取方法[J]. 李凤娇,李小菁,刘震.  光学学报. 2014(11)
[4]基于主动视觉的结构光手眼系统自标定方法[J]. 张黎烁,赵志梅.  科学技术与工程. 2014(09)
[5]光笔式大视场三维视觉测量系统[J]. 冯萍,魏振忠.  光学精密工程. 2013(09)
[6]基于图像分割的光条中心线提取方法[J]. 张智,贺昱曜,马亚飞.  计算机测量与控制. 2013(05)
[7]复杂背景下光条中心提取算法研究[J]. 李丹,耿楠,亢娟娜.  计算机应用与软件. 2013(03)
[8]一种改进的快速归一化积相关图像匹配算法[J]. 程红,陈文剑,孙文邦.  光电工程. 2013(01)
[9]大视场线结构光视觉传感器的现场标定[J]. 刘冲,孙军华,刘震,张广军.  光电工程. 2013(01)
[10]飞机部件调姿测量点激光检测可视化定位程序设计[J]. 沈昌力,李泷杲,许言午,黄翔.  南京航空航天大学学报. 2012(S1)

博士论文
[1]光笔式单摄像机三维坐标视觉测量系统关键技术的研究[D]. 黄风山.天津大学 2005

硕士论文
[1]基于单目视觉的水下线结构光测量技术研究[D]. 刘博闻.中国海洋大学 2014
[2]基于视觉测量的轨道静态检测关键技术研究[D]. 李硕.中南大学 2014
[3]线结构光三维测量关键技术研究[D]. 刘玉宝.华侨大学 2014
[4]基于线结构光视觉传感器的三维表面测量系统关键技术研究[D]. 杨建华.广东工业大学 2013
[5]基于激光三角测量法的高精度表面缺陷检测方法研究[D]. 刘钊.长春理工大学 2013
[6]基于多信息融合的逆向工程技术研究[D]. 寇满.广东工业大学 2012
[7]基于机器视觉的精密注塑零件的识别与检测[D]. 徐俊成.北京化工大学 2011
[8]非接触式自动定尺切割系统[D]. 陆伟英.江南大学 2009
[9]激光视觉三维测量及其标定技术的研究[D]. 林娜.大连海事大学 2007
[10]线结构光光条图像处理方法研究[D]. 许宁.哈尔滨工程大学 2007



本文编号：3694761