本文關(guān)鍵詞：大型鍛件在線(xiàn)尺寸測(cè)量系統(tǒng)研究

  更多相關(guān)文章： 大鍛件 尺寸測(cè)量 結(jié)構(gòu)光視覺(jué)測(cè)量 標(biāo)定 橢圓擬合 最小二乘法

【摘要】：大型鍛件制造技術(shù)是重大裝備制造的關(guān)鍵技術(shù)之一，主要用于電力、冶金、石化、造船、重型機(jī)械、航空航天等領(lǐng)域。隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，重型裝備行業(yè)對(duì)大型鍛件的需求日益增加，質(zhì)量要求越來(lái)越高。但是，當(dāng)前的大型鍛件制造技術(shù)，特別是尺寸測(cè)量技術(shù)，存在精度比較差，效率低的問(wèn)題。其尺寸測(cè)量仍然需要工人在高溫環(huán)境下手持大型機(jī)械量具完成，并且測(cè)量誤差較大。為了降低廢品率，不得不加大冷加工余量，而造成了資源浪費(fèi)。因此，大型鍛件尺寸測(cè)量技術(shù)亟需得到改善與提高。 本課題針對(duì)大型鍛件尺寸測(cè)量技術(shù)展開(kāi)研究，以研究測(cè)量精度高、適用性強(qiáng)、操作簡(jiǎn)單、速度快的在線(xiàn)測(cè)量系統(tǒng)為目的。本文主要完成的工作如下： （1）設(shè)計(jì)了一種基于線(xiàn)結(jié)構(gòu)光與線(xiàn)陣CCD攝像機(jī)掃描的大型鍛件尺寸測(cè)量系統(tǒng)�；舅枷胧菍⒋怪蓖渡涞木�(xiàn)結(jié)構(gòu)光條與視野為水平的線(xiàn)陣CCD攝像機(jī)形成的交點(diǎn)作為特征點(diǎn)，通過(guò)高精度云臺(tái)帶動(dòng)結(jié)構(gòu)光投射器與攝像機(jī)實(shí)現(xiàn)快速掃描測(cè)量。基于結(jié)構(gòu)光視覺(jué)解析幾何模型，通過(guò)圖像信息、位置與角度信息等獲取三維坐標(biāo)數(shù)據(jù)點(diǎn)云。 （2）針對(duì)測(cè)量系統(tǒng)對(duì)實(shí)時(shí)性的要求，設(shè)計(jì)了基于FPGA開(kāi)發(fā)圖像采集與處理系統(tǒng)。在該系統(tǒng)中，對(duì)云臺(tái)發(fā)射的脈沖信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)，實(shí)現(xiàn)云臺(tái)掃描與相機(jī)采集的同步；利用FPGA并行處理特點(diǎn)，，實(shí)現(xiàn)圖像采集與圖像處理的同步實(shí)時(shí)操作，極大地提高了測(cè)量系統(tǒng)效率。 （3）完成了數(shù)據(jù)點(diǎn)云的獲取與處理�；谙蛄糠ㄅc三點(diǎn)共線(xiàn)的攝像機(jī)標(biāo)定方法，得到相機(jī)參數(shù)；然后根據(jù)解析幾何原理將像素和角度信息換算成三維坐標(biāo)，從而獲得所需的數(shù)據(jù)點(diǎn)云。通過(guò)橢圓擬合得到橢圓中心，將多個(gè)中心進(jìn)行直線(xiàn)擬合獲得鍛件軸線(xiàn)，最終得到鍛件直徑。為了驗(yàn)證擬合效果，設(shè)計(jì)了仿真數(shù)據(jù)生成算法。 （4）進(jìn)行了測(cè)量系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)。完成相機(jī)參數(shù)設(shè)置，圖像顯示，測(cè)量數(shù)據(jù)信息接收等功能。PC與云臺(tái)控制器通過(guò)以太網(wǎng)通信，利用云臺(tái)控制器提供的API函數(shù)，編程實(shí)現(xiàn)云臺(tái)的運(yùn)動(dòng)控制。 （5）進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。單點(diǎn)各個(gè)坐標(biāo)的測(cè)量精度均小于8mm；對(duì)245mm軸的直徑擬合精度小于10mm。
【關(guān)鍵詞】：大鍛件 尺寸測(cè)量 結(jié)構(gòu)光視覺(jué)測(cè)量 標(biāo)定 橢圓擬合 最小二乘法
【學(xué)位授予單位】：北京理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：TG316;TP391.41
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-24
• 1.1 本論文研究的背景和意義10-11
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)11-22
• 1.2.1 激光測(cè)距法12-16
• 1.2.2 視覺(jué)測(cè)量法16-22
• 1.3 論文內(nèi)容及章節(jié)安排22-24
• 第2章 基于線(xiàn)結(jié)構(gòu)光的視覺(jué)測(cè)量系統(tǒng)24-41
• 2.1 測(cè)量系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)24-29
• 2.2 子系統(tǒng)選型與設(shè)計(jì)29-38
• 2.2.1 相機(jī)和鏡頭的選型29-30
• 2.2.2 線(xiàn)結(jié)構(gòu)投射器與濾光片的選取30-32
• 2.2.3 云臺(tái)選型32-33
• 2.2.4 高速圖像采集與處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)33-37
• 2.2.5 測(cè)量系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)方案37-38
• 2.3 測(cè)量系統(tǒng)的工作原理38-40
• 2.4 小結(jié)40-41
• 第3章 點(diǎn)云數(shù)據(jù)獲取與處理41-62
• 3.1 測(cè)量系統(tǒng)的標(biāo)定與數(shù)據(jù)點(diǎn)云的獲取41-49
• 3.1.1 基于向量法與三點(diǎn)共線(xiàn)的測(cè)量系統(tǒng)標(biāo)定方法41-45
• 3.1.2 數(shù)據(jù)點(diǎn)云的獲取45-49
• 3.2 橢圓擬合方法研究49-53
• 3.2.1 建立結(jié)構(gòu)光平面坐標(biāo)系50-51
• 3.2.2 橢圓擬合51-53
• 3.2.3 直線(xiàn)擬合53
• 3.3 軸類(lèi)鍛件的直徑獲取53-54
• 3.4 邊界點(diǎn)提取算法54-55
• 3.5 數(shù)據(jù)擬合算法仿真試驗(yàn)55-61
• 3.5.1 立式掃描55-57
• 3.5.2 橫式掃描57-58
• 3.5.3 錐類(lèi)零件的掃描58-59
• 3.5.4 仿真數(shù)據(jù)軟件59-61
• 3.6 小結(jié)61-62
• 第4章 測(cè)量系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)62-68
• 4.1 相機(jī)參數(shù)設(shè)置模塊62-63
• 4.2 輔助相機(jī)標(biāo)定模塊63-66
• 4.3 云臺(tái)控制與數(shù)據(jù)處理66-67
• 4.4 小結(jié)67-68
• 第5章 實(shí)驗(yàn)68-76
• 5.1 單點(diǎn)測(cè)量精度實(shí)驗(yàn)68-73
• 5.1.1 實(shí)驗(yàn)結(jié)果68-70
• 5.1.2 結(jié)構(gòu)光初始角度測(cè)量方法校正70-73
• 5.2 軸類(lèi)鍛件數(shù)據(jù)點(diǎn)云擬合73-75
• 5.3 小結(jié)75-76
• 結(jié)論76
• 工作展望76-78
• 參考文獻(xiàn)78-81
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表論文與研究成果清單81-82
• 致謝82

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

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2 劉海瀾;張玉存;付獻(xiàn)斌;;基于綠激光器的大型鍛件外形尺寸在線(xiàn)測(cè)量[J];大型鑄鍛件;2012年01期

3 張麗紅;凌朝東;;基于FPGA的Sobel邊緣檢測(cè)應(yīng)用[J];電子技術(shù)應(yīng)用;2011年08期

4 姜廣文;晁志超;伏思華;于起峰;;基于可控旋轉(zhuǎn)的像機(jī)高精度標(biāo)定技術(shù)[J];光學(xué)學(xué)報(bào);2010年05期

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9 高峰;郭為忠;宋清玉;杜鳳山;;重型制造裝備國(guó)內(nèi)外研究與發(fā)展[J];機(jī)械工程學(xué)報(bào);2010年19期

10 張玉存;付獻(xiàn)斌;馬睿;;基于紅外測(cè)溫的筒形鍛件內(nèi)外徑在線(xiàn)測(cè)量[J];機(jī)械工程學(xué)報(bào);2012年06期

中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前2條

1 王邦國(guó);大型鍛件熱態(tài)幾何參數(shù)視覺(jué)測(cè)量技術(shù)研究[D];大連理工大學(xué);2011年

2 田志松;大鍛件在線(xiàn)檢測(cè)系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)研究[D];上海交通大學(xué);2010年

本文編號(hào)：970537