基于激光结构光的角钢截面参数测量

论文摘要

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,测量偏差符合国家标准。图43幅;表7个;参53篇。

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摘要

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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

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文章来源

类型: 硕士论文

作者: 邸跃

导师: 陈至坤,刘福龙

关键词: 角钢截面参数,线结构光,测量系统标定,点云处理

来源: 华北理工大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅰ辑,信息科技

专业: 物理学,金属学及金属工艺,无线电电子学,计算机软件及计算机应用

单位: 华北理工大学

分类号: TG806;TP391.41;TN24

总页数: 72

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