【摘要】：膨脹節(jié)作為一種能夠吸收由熱脹冷縮引起的伸縮變形的彈性元件,可提高管道運(yùn)輸?shù)目煽啃院桶踩?從而得到了廣泛的應(yīng)用。然而目前國(guó)內(nèi)膨脹節(jié)試驗(yàn)前后的波形變化還處于眼睛觀察和手工測(cè)量的階段,傳統(tǒng)的檢測(cè)方法存在著效率低、精度差、勞動(dòng)強(qiáng)度大等缺點(diǎn)。因此,急需一種能夠直觀地反應(yīng)出膨脹節(jié)試驗(yàn)前后波形變化的逆向三維重構(gòu)技術(shù),并且給出波形精確的波距值。近年來(lái)隨著科技的快速發(fā)展,激光掃描儀被廣泛應(yīng)用于測(cè)繪測(cè)量、距離測(cè)量、點(diǎn)云數(shù)據(jù)采集等各個(gè)行業(yè),具有速度快、存儲(chǔ)方便、計(jì)算靈活、精度高等優(yōu)點(diǎn)。本文針對(duì)膨脹節(jié)傳統(tǒng)檢測(cè)的缺點(diǎn),應(yīng)用加拿大LMI線激光掃描測(cè)量技術(shù),采集膨脹節(jié)波形點(diǎn)云數(shù)據(jù),提出了一種基于激光掃描儀的膨脹節(jié)三維重構(gòu)算法,并以該算法和OpenGL技術(shù)為基礎(chǔ),開(kāi)發(fā)出一個(gè)便于觀察、易于操作和界面友好的處理軟件系統(tǒng)。該系統(tǒng)有利于提高膨脹節(jié)波形檢測(cè)裝置的速度、精度和自動(dòng)化水平,對(duì)于膨脹節(jié)檢測(cè)裝置的推廣具有重要意義。主要工作如下:1.膨脹節(jié)點(diǎn)云數(shù)據(jù)處理。在激光點(diǎn)云數(shù)據(jù)采集過(guò)程中,由于周圍環(huán)境、儀器精度和擺放位置的影響,膨脹節(jié)點(diǎn)云數(shù)據(jù)可能出現(xiàn)異常點(diǎn)、噪聲點(diǎn)、傾斜等問(wèn)題。因此,針對(duì)膨脹節(jié)點(diǎn)云數(shù)據(jù)特點(diǎn),本文詳細(xì)探討了膨脹節(jié)點(diǎn)云數(shù)據(jù)處理的方法,保證膨脹節(jié)三維重構(gòu)后期處理的精度和真實(shí)性。2.膨脹節(jié)波形曲線擬合及波距值計(jì)算。傳統(tǒng)的膨脹節(jié)波距值測(cè)量通過(guò)人眼觀察和游標(biāo)卡尺手動(dòng)測(cè)量,這種方法精度不高,隨機(jī)性大。本文根據(jù)激光掃描儀采集的波形點(diǎn)云數(shù)據(jù),使用B樣條擬合出膨脹節(jié)波形曲線,通過(guò)曲率精確地計(jì)算出膨脹節(jié)的波距值,從而保證了波距值數(shù)據(jù)的可靠性和準(zhǔn)確性。3.膨脹節(jié)點(diǎn)云數(shù)據(jù)空間坐標(biāo)轉(zhuǎn)換。本文采用的是線激光掃描儀采集的膨脹節(jié)點(diǎn)云數(shù)據(jù),該數(shù)據(jù)只有深度信息和點(diǎn)與點(diǎn)之間的間隔信息,如果想要獲取膨脹節(jié)三維空間的點(diǎn)云數(shù)據(jù),需要將線點(diǎn)云數(shù)據(jù)組合轉(zhuǎn)換成空間坐標(biāo)點(diǎn)云數(shù)據(jù),本文根據(jù)點(diǎn)云數(shù)據(jù)的特性,采用點(diǎn)云數(shù)據(jù)組合的方法達(dá)到了點(diǎn)云數(shù)據(jù)空間坐標(biāo)轉(zhuǎn)換的目的。4.膨脹節(jié)曲面三維重構(gòu)。根據(jù)組合的膨脹節(jié)空間點(diǎn)云數(shù)據(jù),構(gòu)造膨脹節(jié)曲面節(jié)點(diǎn)矢量,然后利用NURBS方法進(jìn)行膨脹節(jié)點(diǎn)云數(shù)據(jù)曲面三維重構(gòu),并結(jié)合OpenGL實(shí)現(xiàn)膨脹節(jié)三維重構(gòu)。膨脹節(jié)逆向三維重構(gòu)更能準(zhǔn)確、全面、快速地反映出膨脹節(jié)試驗(yàn)前后波形的整體變化情況。
【學(xué)位授予單位】：南京林業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TH136;TN249
【圖文】：

1-1 江蘇省特種設(shè)備安全監(jiān)督檢驗(yàn)研究院膨脹節(jié)性能試cial equipment safety supervision and Inspection Researchperformance test equipment設(shè)備安全監(jiān)督檢驗(yàn)研究院采用先進(jìn)的線激光掃面的線性點(diǎn)云數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)波紋管膨脹節(jié)表面波上，本文擬研究一種波紋管膨脹節(jié)點(diǎn)云數(shù)據(jù)預(yù)的算法，研發(fā)了一種能夠自動(dòng)獲取波紋管膨脹的軟件系統(tǒng)，以克服傳統(tǒng)手工測(cè)量的諸多缺點(diǎn)檢測(cè)的要求，還能智能地適應(yīng)各種大小和各種形三維模型，實(shí)時(shí)顯示波形波距檢測(cè)結(jié)果并保存三維重構(gòu)系統(tǒng)的研究對(duì)于在機(jī)器視覺(jué)、自動(dòng)加領(lǐng)域，有著重要的應(yīng)用價(jià)值和廣闊的應(yīng)用前景[試驗(yàn)工作和我國(guó)膨脹節(jié)檢驗(yàn)試驗(yàn)研究工作產(chǎn)生研究現(xiàn)狀

以快速的測(cè)量被測(cè)點(diǎn)的距離信息，該方法測(cè)量精度高但數(shù)據(jù)量小，適合做物體表面形位公差檢測(cè)用。線激光測(cè)量主要有三維臺(tái)式激光掃描儀，通過(guò)一段幾公分的激光照射到被測(cè)物體表面，再通過(guò)接收器得到被測(cè)物體的表面信息，如圖2-2所示，該方法適合中小物體，掃描景深小、精度高、速度較快等優(yōu)點(diǎn)。面激光測(cè)量的代表是拍照式三維掃描儀，三維攝影測(cè)量系統(tǒng)等，主要是利用一組光面的位移，經(jīng)過(guò)傳感器采集到被測(cè)物體的表面信息，該方法由于測(cè)量的冗余數(shù)據(jù)交多，相對(duì)于線激光測(cè)量速度較慢。圖 2-2 線性激光掃描儀Fig.2-2 Linear laser scanner綜上所述，點(diǎn)激光測(cè)量適合于點(diǎn)位置信息的測(cè)量；線激光適合不規(guī)則物體的線性參數(shù)的測(cè)量，冗余數(shù)據(jù)較少，利于后期三維數(shù)據(jù)合成；面激光測(cè)量對(duì)不規(guī)則物體測(cè)量時(shí)，冗余數(shù)據(jù)大，不利于物體測(cè)量信息的參數(shù)的獲取。因此本課題綜合以上因素，選用的是線激光測(cè)量的方式。2.1.2 激光掃描儀采集點(diǎn)云數(shù)據(jù)原理膨脹節(jié)點(diǎn)云數(shù)據(jù)獲取的原理如圖2-3 所示,高度信息不同的點(diǎn)在光敏面上成像的位置是不同的

-6（b）所示。網(wǎng)格化點(diǎn)云點(diǎn)的所有數(shù)據(jù)點(diǎn)與參數(shù)域中（c）所示。是線激光掃描儀，采集到點(diǎn)云數(shù)據(jù)類型為規(guī)律分布的以下幾個(gè)方面：(1)異常點(diǎn)剔除。激光掃描儀在點(diǎn)云數(shù)的干擾數(shù)據(jù)，這些異常點(diǎn)數(shù)據(jù)必須剔除，提高膨脹節(jié)點(diǎn)波，點(diǎn)云數(shù)據(jù)采集過(guò)程中，膨脹節(jié)表面灰塵等雜物，數(shù)據(jù)光滑濾波增加點(diǎn)云數(shù)據(jù)的光滑性。(3)點(diǎn)云數(shù)據(jù)校能會(huì)出現(xiàn)傾斜，從而導(dǎo)致點(diǎn)云數(shù)據(jù)也出現(xiàn)不同程度的云數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。云數(shù)據(jù)異常點(diǎn)的識(shí)別與剔除云數(shù)據(jù)異常點(diǎn)分析量過(guò)程中，由于受到各種主觀和客觀因素影響，不可如圖 2-7 所示。

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