隨著三維激光掃描技術(shù)的發(fā)展,三維空間中點(diǎn)云的相關(guān)處理技術(shù)也逐漸成熟。轉(zhuǎn)爐爐襯的厚度對鋼鐵煉鋼生產(chǎn)中的安全性和轉(zhuǎn)爐壽命的確認(rèn)都具有十分重要的影響,因此,本文將掃描得到的轉(zhuǎn)爐的不同角度的三維激光點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行點(diǎn)云數(shù)據(jù)配準(zhǔn)拼接和曲面重建,隨后與轉(zhuǎn)爐爐內(nèi)鋼殼輪廓進(jìn)行比對從而完成對轉(zhuǎn)爐爐襯厚度的檢測,為轉(zhuǎn)爐煉鋼的安全生產(chǎn)提供保證。本文的主要內(nèi)容包括以下五點(diǎn):(1)分析綜述了轉(zhuǎn)爐爐襯測厚技術(shù)的現(xiàn)狀,分析了三維激光掃描技術(shù)應(yīng)用于爐襯測厚的可行性。(2)詳細(xì)闡述了三維激光掃描技術(shù)的基本原理以及掃描所得的點(diǎn)云數(shù)據(jù)的分類,并對點(diǎn)云數(shù)據(jù)的大致處理流程進(jìn)行了介紹,尤其是對點(diǎn)云數(shù)據(jù)的預(yù)處理進(jìn)行了詳細(xì)描述。(3)分析了三維掃描點(diǎn)云數(shù)據(jù)的粗配準(zhǔn)和精配準(zhǔn)方法,研究比較了粗配準(zhǔn)使用的描述子和改進(jìn)的ICP算法及其它幾種點(diǎn)云配準(zhǔn)的算法,獲得了本論文所用的改進(jìn)的ICP算法,該算法通過計算MLS特征并運(yùn)用了鄰近點(diǎn)通信和強(qiáng)度投票進(jìn)行配準(zhǔn),結(jié)合采集的樣本數(shù)據(jù),驗(yàn)證了該算法在點(diǎn)云配準(zhǔn)上的有效性。(4)通過坐標(biāo)變換將以掃描儀為坐標(biāo)原點(diǎn)的點(diǎn)云數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換到以轉(zhuǎn)爐旋轉(zhuǎn)中心為坐標(biāo)原點(diǎn)的極坐標(biāo)系中,并與轉(zhuǎn)爐爐內(nèi)鋼殼輪廓數(shù)據(jù)或爐襯初始數(shù)據(jù)進(jìn)行對比,從... 

【文章來源】：浙江大學(xué)浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：74 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖１．１轉(zhuǎn)爐模型示意圖??

??超聲波測厚法是利用超聲在固體介質(zhì)中傳播的特點(diǎn)進(jìn)行測厚的，在一定溫度??下超聲波進(jìn)入爐內(nèi)入射到爐襯上，通過超聲波在爐襯內(nèi)入射和反射的傳播時間求??出爐襯的殘存厚度。因?yàn)閷?shí)際的轉(zhuǎn)爐爐襯材料性質(zhì)變化很大，轉(zhuǎn)爐結(jié)構(gòu)復(fù)雜，所??以這一方法目前只在實(shí)驗(yàn)室研究階段。??目前基于激光距離檢測的方法逐漸應(yīng)用于轉(zhuǎn)爐爐襯厚度測量中，尤其是快速??三維掃描儀的出現(xiàn)，使激光檢測法更能快速有效的測量出爐襯厚度。??１．１．２基于激光測距的爐襯測厚方法及現(xiàn)狀??激光測距的原理如圖１．２所示，通過微處理器計算激光發(fā)射脈沖與接收脈沖??的時間差來測量發(fā)射頭與目標(biāo)間的距離，當(dāng)激光發(fā)射頭以一定的角度向轉(zhuǎn)爐內(nèi)部??爐襯表面發(fā)射測量脈沖后，計算機(jī)自動記錄此角度和距離，通過一定的變換關(guān)系??就能獲得轉(zhuǎn)爐爐內(nèi)爐襯的輪廓信息，再和轉(zhuǎn)爐內(nèi)部鋼殼輪廓或者爐襯侵蝕前的原??始形狀進(jìn)行比對從而得到轉(zhuǎn)爐爐襯厚度。??

Ａ??圖１．３爐襯激光測厚原理??圖１．３中虛線表示轉(zhuǎn)爐爐襯被侵蝕前的形狀，實(shí)線表示爐襯現(xiàn)有的形狀，ＯＡ??代表轉(zhuǎn)爐的中心軸線，１表示爐襯原來的內(nèi)半徑，ｒ表示測量點(diǎn)到轉(zhuǎn)爐中心軸線??的距離，ｄ是測量點(diǎn)到掃描儀中心的距離，《是激光發(fā)射方向與中心軸線的夾角，??（１和》都可以由激光距離與角度測量系統(tǒng)測量得到。??根據(jù)三角函數(shù)關(guān)系有：ｒ?＝?ｄ＊ｓｉｎａ，由于轉(zhuǎn)爐新砌磚時ｒ。己知，所以可以得??到轉(zhuǎn)爐爐襯在使用過程中被侵蝕掉的厚度：??Ａｒ?＝?ｒ?－?ｒ〇?－?ｄ＊?ｓｉｎａ－?ｒ〇?（１．１）??目前激光測厚法大都采用離散的點(diǎn)測方法，利用全站儀一點(diǎn)一點(diǎn)測量轉(zhuǎn)爐內(nèi)??部感興趣的部位，這種方法速度慢且測量數(shù)據(jù)有哏。隨著激光快速三維掃描儀的??出現(xiàn)，人們可以快速獲得爐襯內(nèi)部輪廓。激光快速掃描儀以伺服電機(jī)為動力的測??頭可以自動掃描爐襯的整個內(nèi)表面，并以毎秒幾萬點(diǎn)的速度將測頭所處的位置和??所測出的距離存于計算機(jī)中

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]基于改進(jìn)正態(tài)分布變換算法的點(diǎn)云配準(zhǔn)[J]. 張曉,張愛武,王致華.  激光與光電子學(xué)進(jìn)展. 2014(04)
[2]基于Sierra Lite抖動算法的散焦投影光柵測量[J]. 呂江昭,達(dá)飛鵬,鄭東亮.  光學(xué)學(xué)報. 2014(03)
[3]基于激光測距的爐襯測厚系統(tǒng)[J]. 李培玉,董月,張志欣.  鋼鐵研究學(xué)報. 2013(10)
[4]基于整體最小二乘的穩(wěn)健點(diǎn)云數(shù)據(jù)平面擬合[J]. 官云蘭,劉紹堂,周世健,張立亭,魯鐵定.  大地測量與地球動力學(xué). 2011(05)
[5]ICP算法在3D點(diǎn)云配準(zhǔn)中的應(yīng)用研究[J]. 楊現(xiàn)輝,王惠南.  計算機(jī)仿真. 2010(08)
[6]總體最小二乘方法在三維坐標(biāo)轉(zhuǎn)換中的應(yīng)用[J]. 陸玨,陳義,鄭波.  大地測量與地球動力學(xué). 2008(05)
[7]基于ICP算法的距離圖像配準(zhǔn)研究[J]. 趙成安,周春來.  中國傳媒大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版). 2008(01)
[8]從激光掃描數(shù)據(jù)中進(jìn)行建筑物特征提取研究[J]. 李必軍,方志祥,任娟.  武漢大學(xué)學(xué)報(信息科學(xué)版). 2003(01)
[9]激光掃描測量系統(tǒng)的應(yīng)用研究[J]. 陳靜,李清泉,李必軍.  測繪工程. 2001(01)

博士論文
[1]基于地面激光掃描點(diǎn)云數(shù)據(jù)的三維重建方法研究[D]. 趙煦.武漢大學(xué) 2010
[2]基于散亂點(diǎn)云數(shù)據(jù)的曲面重建關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 賀美芳.南京航空航天大學(xué) 2006

碩士論文
[1]基于FPH特征提取框架的魯棒人臉識別[D]. 齊盼盼.浙江工業(yè)大學(xué) 2017
[2]基于總體最小二乘的點(diǎn)云三維配準(zhǔn)及改進(jìn)的ICP算法研究[D]. 劉亞彬.中國礦業(yè)大學(xué) 2016
[3]三維激光掃描技術(shù)在滑坡監(jiān)測中的應(yīng)用研究[D]. 劉錦程.長安大學(xué) 2012
[4]地面三維激光掃描技術(shù)在古建筑測繪中的應(yīng)用研究[D]. 李寶瑞.長安大學(xué) 2012
[5]移動最小二乘散點(diǎn)曲線曲面擬合與插值的研究[D]. 劉俊.浙江大學(xué) 2011
[6]地面三維激光掃描數(shù)據(jù)處理及建模研究[D]. 高志國.長安大學(xué) 2010
[7]虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在古建筑復(fù)原中的應(yīng)用研究[D]. 郭云仲.武漢理工大學(xué) 2008
[8]基于激光掃描數(shù)據(jù)的三維場景重建技術(shù)的研究[D]. 李寒.大連理工大學(xué) 2006
[9]基于編碼結(jié)構(gòu)光的三維掃描儀原型系統(tǒng)研發(fā)[D]. 劉洋.浙江大學(xué) 2005



本文編號：2941419