基于双目立体视觉的气瓶内壁缺陷检测与三维重建应用研究
发布时间：2021-06-06 07:39
随着社会工业水平的发展,金属气瓶在日常生活中的应用变的越来越广泛且类型多种多样,其主要包括双端焊接气瓶、高压金属气瓶、低温储存气瓶等系列产品,其安全生产与产品质量的相关检测正在变的越来越重要,近几年,机器视觉成像技术在我国工业产品质量缺陷检测技术领域的应用发展不断成熟,其工作效率高,可靠性强,成本适中的优势逐步体现。因此针对金属气瓶的内壁检测问题,本文设计了基于双目立体视觉的气瓶内壁缺陷检测与三维重建系统,该设计系统主要解决两大问题:第一,检测气瓶内壁缺陷并进行定性分析与定量计算,第二,通过双目立体视觉技术还原气瓶内壁三维形貌。主要研究工作如下:（1）设计整个气瓶检测系统方案,确定检测系统的平台器件选型和软件功能。采用移动扫描成像的方式实现对整个气瓶内壁的缺陷检测。根据缺陷检测要求,确定双目摄像机的有关重要性能参数,确定相机传感器类型为CMOS,相机与计算机之间数据传输为USB串口;利用点状激光器与一字锥镜组装成激光圆环投射器,作用为激光投射在气瓶内壁上,形成激光光环,辅助检测;确定电动平移台的选型以及夹持支撑结构;实现整个硬件平台的搭建工作。（2）深入研究了双目体视相机的成像原理,并...
【文章来源】：西安理工大学陕西省
【文章页数】：86 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
人工检测气瓶Fig.1-1Manualtestingofgascylinders
西安理工大学硕士学位论文2持手电筒作为光源，用光束照射气瓶内壁，通过检测人员肉眼观察，依据其积累的经验对气瓶内壁的损伤情况进行基本判别，其人工检测气瓶内壁如图1-1所示，这种检测方法的存在几方面的问题，首先，人的主观性因素会对检测结果产生影响，其次长时间体力工作会使人引起视觉疲劳和精神不佳，在这种情况下进行检测工作时，很容易出现漏检和误检现象。最主要的问题，人工检测法毕竟是凭人的肉眼观察来定性评判，没有统一性、规范性的技术指标。随着社会工业自动化的技术水平不断发展，该检测方式也很难满足未来质检领域的要求。图1-1人工检测气瓶Fig.1-1Manualtestingofgascylinders（2）激光超声检测在检测领域，激光超声技术具有显著的优点，即能够实现无损检测，该技术在当前缺陷检测领域也得到了一定范围的应用，其基本检测工作过程如图1-2所示，随着此技术不断完善发展，目前依据激光超声进行检测的方法主要有三种，分别是飞行时间法、信号反射系数法、超声共振法。图1-2激光超声检测Fig.1-2Laserultrasonicinspection飞行时间法是的基本检测原理是采用超声波反射信号由发出点到接收点的之间的消耗时间延迟作为评判依据，来间接推算缺陷。信号反射系数法是超声波信号与被测物体上缺陷相互作用后，对入射波信号与反射波信号之间的变化关系进行数学量化，求解出发射系数，以此方式构建出发射系数谱进而测
浪惚徊馕锾迦毕莸某叽纾??眉觳夥椒ㄐ枰?ㄒ档纳璞福?觳獬杀窘洗蟆?超声共振法基本检测原理是根据被测目标物的共振频率变化情况，结合其共振特性，进而判断被测物的缺陷情况。（3）红外热成像检测红外热成像法是现在检测领域中一种正处于快速发展技术，该技术具有非接触式、面积大、全天、较准确的温度分辨率等一系列优点。红外热成像原理是检测目标物自身辐射出的红外线特定波段区域内的信号，其依据是光信号与电信号相互转换技术，将其转换成可供人体肉眼直观辨别的相关图像，继而专业软件处理接收到的红外热像图，其如图1-3所示，根据被测物体表面的温数值度变化，检测出被测物体的缺陷类型。但该检测方法存在很多的技术局限性，首先，红外热成像检测法更多仅适用于对物体表面缺陷的进行定性分析。其次，其检测精度受很多因素的影响，例如，红外发射率、检测距离、被检测物表面温度、湿度、大气温度等，且在实际使用当中，当检测目标的热源面积较小时，则在更多情况下出现漏检现象。图1-3红外热成像检测Fig.1-3Infraredthermalimagingdetection（4）声发射检测声发射技术作为一种缺陷检测技术，其具有非静态性与非损伤性。其检测基本思路是释放出的弹性波通过介质传到至被检物表面，从而引起表被检物表面的细微振动，其检测过程涉及也是信号形态的转换，即将被测物表面人眼难以感知的细弱位移转换放大成直流电压信号。声发射信号的波形变化和特性参数在经过一定处理后被记录与显示，对其记录参数进行专业数据分析得出相关结论，并以此作为评定依据，确定二次声发射源的特性，最终来进行缺陷识别。该检测技术有两个特点，第一，可检测非静态类型缺陷，如缺陷微弱扩展等；第二，检测缺陷的相关信息直接来自其本身。但该检测方法也存在几方面?
【参考文献】：
期刊论文
[1]机器视觉研究与发展综述[J]. 宋春华,彭泫知. 装备制造技术. 2019(06)
[2]基于三维激光扫描技术的油罐变形检测方法[J]. 祁志江,张柱柱,焦光伟,王亚超,张冲. 油气储运. 2018(01)
[3]基于图像局部均值标准差算法的沥青路面裂缝检测[J]. 罗玉柱. 测绘与空间地理信息. 2017(12)
[4]非接触式激光检测技术与应用[J]. 李志国,马孝亮,刘新. 中国石油和化工标准与质量. 2017(09)
[5]“中国制造2025”与“工业4.0”的比较及推进路径研究[J]. 邵安菊. 上海市经济管理干部学院学报. 2017(02)
[6]自适应方向模板线结构光条纹中心提取方法[J]. 王泽浩,张中炜. 激光杂志. 2017(01)
[7]基于共面点的改进摄像机标定方法研究[J]. 刘杨豪,谢林柏. 计算机工程. 2016(08)
[8]基于三维激光扫描技术的隧洞三维可视化监测应用[J]. 曹曦,钟良. 湖北文理学院学报. 2016(08)
[9]基于改进灰度重心法的光带中心提取算法[J]. 张小艳,王晓强,白福忠,田朝平,梅秀庄. 激光与红外. 2016(05)
[10]张氏标定法在双目视觉脉搏测量系统中的应用[J]. 林冬梅,张爱华,王平,马永强,杨力铭,刘宗福. 兰州理工大学学报. 2016(02)
博士论文
[1]三维重建中点云数据处理关键技术研究[D]. 谷晓英.燕山大学 2015
硕士论文
[1]双目视觉测距系统的研究[D]. 张树立.河北科技大学 2019
[2]基于机器视觉的玻璃边部磨削缺陷检测的研究与应用[D]. 赵俊冉.烟台大学 2018
[3]基于移动扫描成像的气瓶内壁缺陷检测系统的研究[D]. 陈思蒙.沈阳工业大学 2018
[4]基于激光影像的管道几何形变检测技术研究[D]. 刘洋.沈阳工业大学 2018
[5]基于机器视觉的气瓶内壁缺陷在线检测系统的研究[D]. 王英.沈阳工业大学 2018
[6]基于双目视觉的三维测量及可视化技术研究[D]. 张强.长春工业大学 2018
[7]基于双目立体视觉的空间深度信息恢复方法研究[D]. 黄源欣.哈尔滨工业大学 2018
[8]双目视觉中的半全局立体匹配算法研究[D]. 石立.南京大学 2018
[9]基于图像分析的成捆钢筋端面识别与计数方法研究[D]. 严星.武汉理工大学 2018
[10]基于双目立体视觉的深度感知技术研究及实现[D]. 徐晟.华南理工大学 2018
本文编号：3213916
【文章来源】：西安理工大学陕西省
【文章页数】：86 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
人工检测气瓶Fig.1-1Manualtestingofgascylinders
西安理工大学硕士学位论文2持手电筒作为光源，用光束照射气瓶内壁，通过检测人员肉眼观察，依据其积累的经验对气瓶内壁的损伤情况进行基本判别，其人工检测气瓶内壁如图1-1所示，这种检测方法的存在几方面的问题，首先，人的主观性因素会对检测结果产生影响，其次长时间体力工作会使人引起视觉疲劳和精神不佳，在这种情况下进行检测工作时，很容易出现漏检和误检现象。最主要的问题，人工检测法毕竟是凭人的肉眼观察来定性评判，没有统一性、规范性的技术指标。随着社会工业自动化的技术水平不断发展，该检测方式也很难满足未来质检领域的要求。图1-1人工检测气瓶Fig.1-1Manualtestingofgascylinders（2）激光超声检测在检测领域，激光超声技术具有显著的优点，即能够实现无损检测，该技术在当前缺陷检测领域也得到了一定范围的应用，其基本检测工作过程如图1-2所示，随着此技术不断完善发展，目前依据激光超声进行检测的方法主要有三种，分别是飞行时间法、信号反射系数法、超声共振法。图1-2激光超声检测Fig.1-2Laserultrasonicinspection飞行时间法是的基本检测原理是采用超声波反射信号由发出点到接收点的之间的消耗时间延迟作为评判依据，来间接推算缺陷。信号反射系数法是超声波信号与被测物体上缺陷相互作用后，对入射波信号与反射波信号之间的变化关系进行数学量化，求解出发射系数，以此方式构建出发射系数谱进而测
浪惚徊馕锾迦毕莸某叽纾??眉觳夥椒ㄐ枰?ㄒ档纳璞福?觳獬杀窘洗蟆?超声共振法基本检测原理是根据被测目标物的共振频率变化情况，结合其共振特性，进而判断被测物的缺陷情况。（3）红外热成像检测红外热成像法是现在检测领域中一种正处于快速发展技术，该技术具有非接触式、面积大、全天、较准确的温度分辨率等一系列优点。红外热成像原理是检测目标物自身辐射出的红外线特定波段区域内的信号，其依据是光信号与电信号相互转换技术，将其转换成可供人体肉眼直观辨别的相关图像，继而专业软件处理接收到的红外热像图，其如图1-3所示，根据被测物体表面的温数值度变化，检测出被测物体的缺陷类型。但该检测方法存在很多的技术局限性，首先，红外热成像检测法更多仅适用于对物体表面缺陷的进行定性分析。其次，其检测精度受很多因素的影响，例如，红外发射率、检测距离、被检测物表面温度、湿度、大气温度等，且在实际使用当中，当检测目标的热源面积较小时，则在更多情况下出现漏检现象。图1-3红外热成像检测Fig.1-3Infraredthermalimagingdetection（4）声发射检测声发射技术作为一种缺陷检测技术，其具有非静态性与非损伤性。其检测基本思路是释放出的弹性波通过介质传到至被检物表面，从而引起表被检物表面的细微振动，其检测过程涉及也是信号形态的转换，即将被测物表面人眼难以感知的细弱位移转换放大成直流电压信号。声发射信号的波形变化和特性参数在经过一定处理后被记录与显示，对其记录参数进行专业数据分析得出相关结论，并以此作为评定依据，确定二次声发射源的特性，最终来进行缺陷识别。该检测技术有两个特点，第一，可检测非静态类型缺陷，如缺陷微弱扩展等；第二，检测缺陷的相关信息直接来自其本身。但该检测方法也存在几方面?
【参考文献】：
期刊论文
[1]机器视觉研究与发展综述[J]. 宋春华,彭泫知. 装备制造技术. 2019(06)
[2]基于三维激光扫描技术的油罐变形检测方法[J]. 祁志江,张柱柱,焦光伟,王亚超,张冲. 油气储运. 2018(01)
[3]基于图像局部均值标准差算法的沥青路面裂缝检测[J]. 罗玉柱. 测绘与空间地理信息. 2017(12)
[4]非接触式激光检测技术与应用[J]. 李志国,马孝亮,刘新. 中国石油和化工标准与质量. 2017(09)
[5]“中国制造2025”与“工业4.0”的比较及推进路径研究[J]. 邵安菊. 上海市经济管理干部学院学报. 2017(02)
[6]自适应方向模板线结构光条纹中心提取方法[J]. 王泽浩,张中炜. 激光杂志. 2017(01)
[7]基于共面点的改进摄像机标定方法研究[J]. 刘杨豪,谢林柏. 计算机工程. 2016(08)
[8]基于三维激光扫描技术的隧洞三维可视化监测应用[J]. 曹曦,钟良. 湖北文理学院学报. 2016(08)
[9]基于改进灰度重心法的光带中心提取算法[J]. 张小艳,王晓强,白福忠,田朝平,梅秀庄. 激光与红外. 2016(05)
[10]张氏标定法在双目视觉脉搏测量系统中的应用[J]. 林冬梅,张爱华,王平,马永强,杨力铭,刘宗福. 兰州理工大学学报. 2016(02)
博士论文
[1]三维重建中点云数据处理关键技术研究[D]. 谷晓英.燕山大学 2015
硕士论文
[1]双目视觉测距系统的研究[D]. 张树立.河北科技大学 2019
[2]基于机器视觉的玻璃边部磨削缺陷检测的研究与应用[D]. 赵俊冉.烟台大学 2018
[3]基于移动扫描成像的气瓶内壁缺陷检测系统的研究[D]. 陈思蒙.沈阳工业大学 2018
[4]基于激光影像的管道几何形变检测技术研究[D]. 刘洋.沈阳工业大学 2018
[5]基于机器视觉的气瓶内壁缺陷在线检测系统的研究[D]. 王英.沈阳工业大学 2018
[6]基于双目视觉的三维测量及可视化技术研究[D]. 张强.长春工业大学 2018
[7]基于双目立体视觉的空间深度信息恢复方法研究[D]. 黄源欣.哈尔滨工业大学 2018
[8]双目视觉中的半全局立体匹配算法研究[D]. 石立.南京大学 2018
[9]基于图像分析的成捆钢筋端面识别与计数方法研究[D]. 严星.武汉理工大学 2018
[10]基于双目立体视觉的深度感知技术研究及实现[D]. 徐晟.华南理工大学 2018
本文编号：3213916
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