凸輪作為一種典型的軸盤類零件,廣泛的應(yīng)用于機(jī)械傳動(dòng)部件中。發(fā)動(dòng)機(jī)凸輪軸是發(fā)動(dòng)機(jī)的關(guān)鍵零件,凸輪軸上盤形凸輪的輪廓誤差,直接決定了從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律,從而影響發(fā)動(dòng)機(jī)的工作性能�，F(xiàn)有發(fā)動(dòng)機(jī)凸輪軸多采用專用設(shè)備對凸輪進(jìn)行接觸式測量,不僅通用性差,并且無法實(shí)現(xiàn)凸輪軸的在線智能檢測。針對發(fā)動(dòng)機(jī)凸輪軸的非接觸檢測,本文搭建以線激光器、攝像機(jī)及計(jì)算機(jī)組成的線結(jié)構(gòu)光測量系統(tǒng),根據(jù)盤形凸輪的幾何特征,提出了一種基于線結(jié)構(gòu)光的盤形凸輪測量方法。為了提高凸輪表面上光條中心點(diǎn)檢測精度,本文將模板匹配算法及邊緣檢測算法相結(jié)合,確保在高噪音圖像中準(zhǔn)確獲得光條區(qū)域,在確定區(qū)域利用Steger算法獲得光條中心點(diǎn)像素坐標(biāo),該方法不僅具有較好的魯棒性,并且避免大規(guī)模卷積計(jì)算,提高光條中心點(diǎn)檢測的速度。針對凸輪軸上凸輪鏡面反射率高,影響光條中心點(diǎn)檢測算法的問題,本文通過分析線激光器發(fā)射光束的能量分布,提出一種基于高斯平頂函數(shù)的光條圖像增強(qiáng)算法,該算法在保證不改變光條灰度分布規(guī)律的前提下,改善圖像中光條質(zhì)量,為凸輪測量提供高質(zhì)量的光條圖像。在結(jié)構(gòu)光視覺系統(tǒng)標(biāo)定中,本文通過移動(dòng)激光器獲得多個(gè)平行光平面,并利用平行幾何約束對光平面... 

【文章來源】：吉林大學(xué)吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：140 頁

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【部分圖文】：

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14標(biāo)系，Ou-xuyu為歸一化焦距所在的像平面，即F′=1。設(shè)P點(diǎn)為被測物體上的采集數(shù)據(jù)點(diǎn)，連接P點(diǎn)及攝像機(jī)成像光學(xué)中心，與Ouxuyu坐標(biāo)平面相交于P′點(diǎn)，該點(diǎn)為待測物體表面的P點(diǎn)在攝像機(jī)采集圖像中的成像點(diǎn)。圖2.1結(jié)構(gòu)光視覺測量模型如圖2.1所示，獲得線結(jié)構(gòu)光光平面π的平面方程及P′的空間坐標(biāo)，通過聯(lián)立空間直線和平面方程就可以獲得被測物體表面上點(diǎn)P的三維坐標(biāo)。根據(jù)線結(jié)構(gòu)光光平面標(biāo)定方法，可以求出光平面在攝像機(jī)坐標(biāo)系的空間平面方程π，按照空間平面方程的一般式，將其表示為AX+BY+CZ+1=0……………………（2.1）設(shè)被測表面上P點(diǎn)的攝像機(jī)坐標(biāo)為(XC,YC,ZC)，根據(jù)攝像機(jī)小孔成像模型，可以確定P點(diǎn)和成像點(diǎn)P′之間的對應(yīng)關(guān)系，CuCCuCXxZYyZ==……………………（2.2）其中，(xu,yu)為P′點(diǎn)的圖像坐標(biāo)。連接攝像機(jī)成像光學(xué)中心與被測物體表面點(diǎn)P，OcP的直線方程可以表示為CCCuuXYZxy==……………………（2.3）聯(lián)立式（2.1）與（2.3）就可以獲得P點(diǎn)的攝像機(jī)坐標(biāo)。通過線結(jié)構(gòu)光測量模型可知，點(diǎn)云的準(zhǔn)確程度，即P點(diǎn)三維坐標(biāo)的解算精度，決定了該技術(shù)的測量精度，根據(jù)公式（2.1）及（2.3），被測物體表面點(diǎn)云的三維坐標(biāo)精度主要通過光平面的平面方程精度及點(diǎn)云圖像坐標(biāo)確定，而點(diǎn)云圖像坐標(biāo)的初始解算坐標(biāo)為點(diǎn)云的像素坐標(biāo)。因此，本文中將在此章對點(diǎn)云像素坐標(biāo)

19圖2.2基于線結(jié)構(gòu)光視覺的凸輪檢測圖像在灰度模板匹配中，由于需要利用該算法對整幅采集圖像進(jìn)行處理，為了保證光條中心點(diǎn)的檢測速度，本文采用將相似度系數(shù)s設(shè)定為模板與覆蓋區(qū)域灰度差值的平方和（SSD函數(shù)），該函數(shù)可以表示為2(,)1(,)[(,)(,)]uvTssdrctuvfrurvN∈=++……………………（2.13）其中，N為模板區(qū)域的像素點(diǎn)個(gè)數(shù)，t(u,v)為模板各點(diǎn)的灰度值，f(r+u,c+v)為模板覆蓋圖像區(qū)域的窗口灰度值。通過SSD函數(shù)計(jì)算，當(dāng)模板與覆蓋區(qū)域的ssd等于0，則該區(qū)域與模板完全一致，而獲得的ssd值越大，則說明該次覆蓋區(qū)域與模板之間的差別越大。在算法中，設(shè)定相似度閾值ssdmax，若計(jì)算得到的模板與覆蓋區(qū)域之間的相似度小于預(yù)設(shè)閾值，則認(rèn)為當(dāng)前覆蓋區(qū)域?yàn)樗蟮墓鈼l區(qū)域。將式（2.13）進(jìn)行展開得到式（2.14），其中B是一常數(shù)，即灰度模板中所有像素點(diǎn)的灰度值平方和，每次移動(dòng)模板，只需要計(jì)算式中的A(r,c)和C(r,c)，因此SSD函數(shù)的計(jì)算速度很快，可以滿足凸輪在線檢測的要求。22(,)(,)(,)(,)(,)(,)2(,)(,)(,)(,)uvTuvTuvTssdrcfrucvtuvfrucvtuvArcBCrc∈∈∈=+++++…（2.14）根據(jù)凸輪檢測的實(shí)際工作條件，采集圖像受到外界光照變換或被檢測凸輪表面粗糙度的影響，光條區(qū)域的灰度值可能會(huì)出現(xiàn)與模板出現(xiàn)較大偏差，當(dāng)模板遍歷所有圖像區(qū)域后，找不到圖像中任何區(qū)域的相似度系數(shù)s小于設(shè)定的閾值，無法確定ROI區(qū)域。出現(xiàn)該情況后，在光條匹配算法中設(shè)置第二個(gè)相似


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