發(fā)布時間：2020-03-27 00:58

【摘要】：O形密封圈屬于柔性零件,受力會發(fā)生變形,在航天器、航空器等可靠性要求較高的使用場合,需要對其尺寸及表面缺陷進行嚴(yán)格的測量和檢測。目前,行業(yè)里通行的做法是采用人工目測,這種方法存在著測檢效率低、結(jié)果不穩(wěn)定等缺點。本文研究航天密封圈的視覺成像及缺陷檢測技術(shù),就是為了解決這些問題。利用機器視覺技術(shù)檢測航天密封圈的表面缺陷,由于航天密封圈表面存在高亮區(qū)域,高亮區(qū)域的存在造成缺陷處的像素值趨近于飽和,使得缺陷難以被檢測到。為了避免密封圈表面的高亮區(qū)域給缺陷檢測帶來的不利影響,論文依據(jù)曲面恢復(fù)原理,通過采集多張二維圖像計算出密封圈表面的高度信息,實現(xiàn)密封圈表面的三維重建,最后通過判定像素點的高度來對缺陷進行檢測。論文首先論述基于光度立體視覺理論的三維重建方法,接著指出,在O形密封圈的高亮區(qū)域處,此方法計算所得的高度值大于真實值。結(jié)合曲面恢復(fù)原理可以推出,光度立體視覺計算出的密封圈高亮區(qū)域處的法向量與真實值不符。為了獲得更加準(zhǔn)確的表面法向量,使用改進的投票算法來計算法向量。改進的投票算法根據(jù):當(dāng)光源旋轉(zhuǎn)時,物體表面上固定一點的反射強度中的漫反射強度與光源旋轉(zhuǎn)角服從正弦曲線規(guī)律�；诨舴蜃儞Q原理確定每一像素點所對應(yīng)的正弦曲線,通過正弦曲線的參數(shù)計算得到每一像素點所對應(yīng)的表面法向量。然后繪制高亮材質(zhì)球?qū)Ω倪M的投票算法計算出的法向量值進行驗證。接著,對表面帶有高亮區(qū)域以及不帶高亮區(qū)域的兩組密封圈進行仿真研究,分析光度立體視覺與改進的投票算法在求解法向量時的區(qū)別,對比高亮區(qū)域的高度突變處法向量的前后變化,分別繪制二者恢復(fù)出的密封圈截面高度值曲線進行比較。最后,搭建光學(xué)暗室圖像采集系統(tǒng),采集實際O形密封圈序列圖像,通過改進的投票算法計算表面法向量,對密封圈進行三維重建,利用表面高度信息進行缺陷檢測研究。通過本文的研究,可以避免航天密封圈的表面高亮區(qū)域給缺陷檢測算法帶來的不利影響,實現(xiàn)對缺陷的三維檢測。
【圖文】：

表面微單元逡逑圖２．１表面微單元必對應(yīng)的立體角逡逑如圖２．１所示，有表面微單元辦，其所對應(yīng)的立體角為私），若以ｃｙ來表示逡逑立體角的大小，則有：逡逑，邐７，邋ｄＡ邋？ｃｏｓ邋９邐，邐、逡逑ｄｃｏ邋＝邋ｄＡ＾邋＝邐邐邐邋（２．１）逡逑ｒ逡逑其中，立體角的單位為球面度（ｓｔｅｒａｄｉａｎ），通常以簡寫ｓｒ來表不，一般將逡逑必？邋ｃｏｓ邋０稱為透視縮短面積。逡逑我們將物體表面接受到的光能稱之為輻照度（ｉｒｒａｄｉａｎｃｅ），而將物體表面發(fā)逡逑７逡逑

ｄＡ－（ｄ0｝－ｃｏｓ邋９）逡逑其中，光線的出射發(fā)向表示為出，表面法線方向與光線出射方向的夾角為６＞，逡逑如圖２．２所示。輻射度的定義是單位立體角單位透視縮短面積上出射的光能功率。逡逑輻射度的單位為（瓦特／邋（平方米□球面度））。逡逑ｄｏ逡逑ｆ邋ｊ＼邐、、、逡逑Ｉｄ逡逑，伙］、、私，＼ｆ＼、ｉ邋；逡逑Ｉ邋／邐＼邐＼逡逑＼邋ｊ邐＼）邐／逡逑圖２．２輻射度的定義逡逑通常輻射度都是指光源的亮度。假設(shè)有一束入射方向為叫的光線，它的亮逡逑度為１，，（０），這里的入射指的是以物體為參考對象，即光線入射到物體表面。由逡逑式（２．３），光線從《，方向入射到物體表面點的微功率為：逡逑ｄ２＜ｔ＞邋－邋Ｌｊ｛ｃｏｊ）ｃｏ？，ｄｉ邋－ｄＡ邋■ｄｃｏｊ邐（２．４）逡逑（２）圖像灰度與光輻射度逡逑下面分析圖像的灰度值與光輻射度Ｚ，的關(guān)系。逡逑８逡逑
【學(xué)位授予單位】：南京理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：V46;TP391.41

【參考文獻】

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本文編號：2602213