【摘要】：結(jié)構(gòu)光視覺測量技術(shù)具有非接觸、易于計算機(jī)集成化的優(yōu)點,在機(jī)械工業(yè)中受到了高度的關(guān)注,應(yīng)用越來越廣泛。提高結(jié)構(gòu)光測量機(jī)械零件的精度是發(fā)展與應(yīng)用結(jié)構(gòu)光測量技術(shù)的關(guān)鍵。本文以階梯軸校直中軸頸徑向尺寸在線測量為目標(biāo),研究線結(jié)構(gòu)光光條圖像測量點檢測優(yōu)化新方法,提高激光線結(jié)構(gòu)光測量機(jī)械零件尺寸的精度。根據(jù)結(jié)構(gòu)光三角測量原理,本文將同時位于光平面和軸頸表面上的點的成像位置作為要檢測的光條圖像測量點。首先,在包含激光光源和階梯軸的攝像機(jī)坐標(biāo)系里,建立光平面與軸頸相交的交線方程;接下來根據(jù)小孔成像關(guān)系,研究將光平面與軸頸的交線方程變換到理論圖像平面的方法;然后利用變換后的交線方程,沿光條圖像寬度方向,通過非線性方程迭代求解檢測光條圖像測量點;最后實驗定性檢驗軸頸表面粗糙度和轉(zhuǎn)速等因素對新方法檢測精度的影響,并與數(shù)顯卡尺的測量結(jié)果對比,檢驗新方法測量軸徑的精度。本文重點研究了一種基于結(jié)構(gòu)光視覺技術(shù)在線測量軸徑的方法。根據(jù)被測對象軸表面與光平面在空間上的交線為橢圓的一部分,建立了描述橢圓交線的世界坐標(biāo)系,并根據(jù)已經(jīng)標(biāo)定好的攝像機(jī)參數(shù)、軸線方程和結(jié)構(gòu)光光平面方程,推導(dǎo)了世界坐標(biāo)系與攝像機(jī)坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換關(guān)系。把橢圓交線方程和攝像機(jī)成像模型結(jié)合起來,推導(dǎo)出光平面與軸表面的橢圓交線在圖像平面的方程。應(yīng)用幾何形狀約束法,篩選原始光條中心位置坐標(biāo)數(shù)據(jù),測量得到軸徑尺寸初始值,然后在圖像平面坐標(biāo)系對橢圓中心位置和半軸長度做搜索優(yōu)化,當(dāng)徑向偏差平方和最小時,解算出測量模型中的軸半徑作為最終測量值。創(chuàng)新點:利用小孔成像關(guān)系變換到理論圖像平面的交線方程,檢測光條圖像測量點。
[Abstract]:Structured light vision measurement technology has the advantages of non-contact and easy computer integration. It has been paid more and more attention in the mechanical industry and has been used more and more widely. Improving the precision of structural light measuring machinery is the key to the development and application of structured light measuring technology. In this paper, aiming at on-line measurement of radial dimension of axis neck in step alignment, a new method of detecting and optimizing the measuring point of line structured light strip image is studied in order to improve the precision of measuring the size of mechanical parts by laser line structured light. According to the principle of structured light triangulation, the imaging position of the point on both the light plane and the journal surface is regarded as the measuring point of the strip image. Firstly, in the camera coordinate system including laser source and step axis, the intersecting line equation between light plane and axis is established. Then, according to the imaging relationship of small holes, the method of transforming the intersection equation between light plane and journal into the theoretical image plane is studied. Then, using the transformed intersecting line equation, along the width direction of the light strip image, the measurement point of the detection strip image is solved iteratively by the nonlinear equation. Finally, the effects of the surface roughness and rotational speed of the journal on the accuracy of the new method are tested qualitatively, and compared with the measured results of the digital caliper, the accuracy of the new method for measuring the diameter of the shaft is tested. In this paper, an on-line measurement method of axis diameter based on structured light vision technology is studied. According to the intersection between the axis surface and the light plane of the measured object is part of the ellipse, the world coordinate system describing the intersection line of the ellipse is established. According to the camera parameters, the axis equation and the structured light plane equation, the camera parameters have been calibrated, the axis equation and the structured light plane equation have been set up. The transformation relationship between the world coordinate system and the camera coordinate system is deduced. Combining the elliptic intersection equation with the camera imaging model, the equation of the ellipse intersecting line between the light plane and the axis surface in the image plane is derived. The geometric shape constraint method is used to select the coordinate data of the center position of the original light strip, measure the initial value of the axis diameter, and then search and optimize the center position and half axis length of the ellipse in the image plane coordinate system, when the sum of square of the radial deviation is the smallest. The axis radius in the measurement model is calculated as the final measurement value. Innovation: using hole imaging relationship to transform to the intersection equation of theoretical image plane, detect the measuring point of light strip image.
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TP391.41

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本文編號：2449662