發(fā)布時(shí)間：2020-03-24 17:01

【摘要】：一直以來(lái),國(guó)內(nèi)都缺乏自主研發(fā)的用于生產(chǎn)“棒材”的三輥減定徑機(jī)架與導(dǎo)衛(wèi)輔助測(cè)量系統(tǒng),世界范圍內(nèi)仍在大范圍使用德國(guó)KOCKS公司開(kāi)發(fā)的整套生產(chǎn)檢測(cè)系統(tǒng)。因此自主開(kāi)發(fā)一套基于視覺(jué)的三輥減定徑機(jī)架與導(dǎo)衛(wèi)輔助檢測(cè)系統(tǒng)就成了一個(gè)當(dāng)前亟待解決的問(wèn)題。論文根據(jù)企業(yè)具體的應(yīng)用需求,開(kāi)發(fā)一套基于視覺(jué)的三輥減定徑機(jī)架與導(dǎo)衛(wèi)輔助測(cè)量系統(tǒng)。針對(duì)課題所要求的測(cè)量精度、測(cè)量速度及所開(kāi)發(fā)系統(tǒng)的穩(wěn)定性等應(yīng)用問(wèn)題。在硬件選型方面,通過(guò)計(jì)算、實(shí)驗(yàn)和大量調(diào)研確定了系統(tǒng)所需的工業(yè)相機(jī)、光學(xué)鏡頭、光源等。在圖像處理算法方面,對(duì)相機(jī)的標(biāo)定、鏡頭畸變的矯正、相機(jī)當(dāng)量標(biāo)定、圖像的濾波去噪、圖像匹配、圖像邊緣提取、圖像輪廓提取等算法進(jìn)行研究。最后在上述工作的基礎(chǔ)上編制了基于視覺(jué)的輔助測(cè)量軟件,并且在實(shí)驗(yàn)室和工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)證了所開(kāi)發(fā)系統(tǒng)的檢測(cè)結(jié)果。主要工作內(nèi)容包括:(1)提出了檢測(cè)系統(tǒng)的被測(cè)對(duì)象、需要被檢測(cè)的關(guān)鍵參數(shù)和開(kāi)發(fā)方案,并通過(guò)理論的分析與多組實(shí)驗(yàn)對(duì)系統(tǒng)的工業(yè)相機(jī)、光學(xué)鏡頭、照明光源進(jìn)行選型,確定了照明方式與檢測(cè)流程。(2)研究了視覺(jué)檢測(cè)系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù):相機(jī)的標(biāo)定、像素當(dāng)量的標(biāo)定、圖像高斯濾波、圖像的腐蝕與膨脹、基于灰度模板的圖像匹配、Canny邊緣檢測(cè)、基于拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的輪廓提取及圓擬合算法。(3)在明確檢測(cè)任務(wù)和關(guān)鍵技術(shù)的基礎(chǔ)上,利用VisualStudio2013集成開(kāi)發(fā)環(huán)境、OpenCV開(kāi)源視覺(jué)函數(shù)庫(kù)及C++語(yǔ)言編寫(xiě)了檢測(cè)軟件。論文介紹了軟件的具體功能、軟件的開(kāi)發(fā)與運(yùn)行環(huán)境、重要模塊與函數(shù)、軟件的功能流程圖以及重要類(lèi)的類(lèi)圖。(4)將上述研究成果所開(kāi)發(fā)的系統(tǒng)在實(shí)驗(yàn)室和工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,在實(shí)驗(yàn)室中對(duì)三種規(guī)格不同的輥環(huán)進(jìn)行多組檢測(cè),檢測(cè)精度基本能夠滿(mǎn)足課題所要求的0.02mm的誤差。在重慶三鋼管材生產(chǎn)基地對(duì)系統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用進(jìn)行驗(yàn)證,由于現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境和所測(cè)對(duì)象尺寸等原因,導(dǎo)致測(cè)量誤差偏大。對(duì)產(chǎn)生誤差的原因進(jìn)行系統(tǒng)的分析與總結(jié),為系統(tǒng)的后續(xù)改進(jìn)提出了新的思路與方案。
【圖文】：

圖 2.4 用于標(biāo)定的圖像Fig2.34The images which is used to calibrate表 2.1 相機(jī)內(nèi)參數(shù)Table2.1 Camera intrinsic parameters量xfyf0u 1457.13 1451.39 351.52 2表 2.2 相機(jī)外參數(shù)Table2.2 Camera external parameters 旋轉(zhuǎn)矩陣 平移向量 -23.43; 299.76][0.86,0.50, 0.046;-0.506, 0.86, 0.014;-0.032,-0.036, 0.998][0.21; 2.39;

學(xué)鏡頭的畸變系數(shù)就可以矯正鏡頭畸變，還原真實(shí)景象。當(dāng)量標(biāo)定量系統(tǒng)將圖像經(jīng)過(guò)一系列處理之后的結(jié)果是以 pixel 為單位物理尺寸，必須建立像素值之與物理值之間的聯(lián)系，即單寸，稱(chēng)之為像素當(dāng)量。像素當(dāng)量的標(biāo)定精度將直接影響最量標(biāo)定普遍使用標(biāo)準(zhǔn)件法，，即用一個(gè)高精度加工，尺寸已的，經(jīng)過(guò)校正的圖像進(jìn)行比較，即可以獲得當(dāng)前測(cè)量距離物理值。假設(shè)標(biāo)準(zhǔn)件的長(zhǎng)度為 L，被測(cè)物體的長(zhǎng)度為 H，長(zhǎng)度為 k，被測(cè)物體的像素長(zhǎng)度為 f，則被測(cè)物體的實(shí)際尺LH fk 課題中的被測(cè)對(duì)象是輥環(huán)的半徑，因此標(biāo)準(zhǔn)件是取半徑已知像處理算法，可以算得標(biāo)準(zhǔn)輥環(huán)的像素半徑，通過(guò)對(duì)比，即距離下單個(gè)像素對(duì)應(yīng)的實(shí)際物理尺寸[18]。如圖 2.5 示。
【學(xué)位授予單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：TP311.52;TP391.41

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2598599