以柱類零件為代表的回轉(zhuǎn)體零件,在機(jī)械制造等工業(yè)活動中有著廣泛應(yīng)用。尤其在自動化裝配或復(fù)雜裝配環(huán)境中,為實現(xiàn)精密裝配、確保產(chǎn)品質(zhì)量,對柱類零件的空間狀態(tài)進(jìn)行快速、精確檢測具有重要需求。然而,柱類零件一般近無表面紋理,且以金屬材質(zhì)或復(fù)合材料為主,具有較高的反光特性等因素,均限制了柱類零件空間狀態(tài)的精密測量。由于非接觸、高速、高精度的優(yōu)點,基于條紋投影的三維測量技術(shù)在人臉識別、工業(yè)檢測、質(zhì)量檢驗等方面得到了大量應(yīng)用,成為近年來的研究熱點。本文以高動態(tài)范圍柱類零件的空間狀態(tài)測量為研究對象,針對近無表面紋理特征、表面反光的測量難點,通過融合雙目視覺和條紋投影測量輪廓術(shù),提出自適應(yīng)雙目條紋投影方法,并對其關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了研究,重點解決了高精度相機(jī)標(biāo)定問題、高動態(tài)范圍條紋圖像問題、條紋圖像濾波問題、非完整點云圓柱擬合問題等。論文主要研究內(nèi)容包括:（1）研究高魯棒標(biāo)定靶中心提取方法。標(biāo)定靶中心提取是進(jìn)行相機(jī)標(biāo)定的基礎(chǔ),對圓特征標(biāo)定靶圖像的亞像素高精度分割、橢圓中心提取等進(jìn)行了研究,基于模糊商空間理論提出了圖像分割動態(tài)粒度矩陣空間模型,將圖像分割問題描述為圖像在不同粒度、不同層次上的轉(zhuǎn)換和跳躍,通過信息熵... 

【文章來源】：中國工程物理研究院北京市

【文章頁數(shù)】：150 頁

【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

圖１．２點激光法和線激光法??點激光法的測量原理是在物體周向布設(shè)１個或多個點激光傳感器，通過設(shè)定物體??

一次只能測量一個小尺寸圓柱直徑�；诙囡@微視??覺，Ｌｉｕ［ｌ（）］提出了空間長圓柱零件相對位姿估計方法，采用粗位姿估計反映多條邊緣之??間的平均方向差，使其能夠快速收斂；細(xì)位姿估計用于判斷圓柱零件之間是否相互干??擾，在多邊約束條件下提供更高的方向測量精度。Ｓｏｍａｎｉ［ｎ］提出了一種利用噪聲??ＲＧＢ－Ｄ傳感器進(jìn)行目標(biāo)檢測和姿態(tài)估計的方法。它還可用于確定不完整的物體姿態(tài)，??包括對稱物體的姿態(tài)。張玉綱等［１２］通過搭建由光學(xué)顯微鏡、ＣＣＤ相機(jī)和ＬＥＤ光源組成??的視覺檢測系統(tǒng)，如圖１．３所示，對Ｖ型槽中的圓柱體的邊緣進(jìn)行精確定位，通過與??事先標(biāo)定值進(jìn)行比較自動判斷圓柱的直徑。然而該方法無法檢測圓柱的軸線向量。??圖１．３顯微視覺檢測系統(tǒng)??郗珍妹［１３］開發(fā)了一臺基于面陣ＣＣＤ的大范圍細(xì)圓柱直徑測量系統(tǒng)，該系統(tǒng)融合光??幕法和衍射法，提高了系統(tǒng)的測量范圍，測量精度達(dá)到１０微米，然而系統(tǒng)過于復(fù)雜，??無法適用于在線檢測。申曉彥［１４］針對軸對稱構(gòu)件幾何尺寸測量需求，采用在圓柱周邊??環(huán)繞多相機(jī)方式，從不同角度采集物體的圖像。其原理是采用基于邊緣的方式，對邊??緣進(jìn)行圓擬合，但受多相機(jī)標(biāo)定誤差、擬合誤差的影響較大。鄭順義等１ｉ５］利用雙目視??覺，提出基于模型和廣義攝影測量理論的圓柱測方法，如圖１．４所示，然而其采用??Ｃａｎｎｙ算子進(jìn)行像素級邊緣分割，降低了測量精度。通過圓柱測量實驗，直徑檢測精??度可達(dá)到±０．０３ｍｍ，但計算模型過于復(fù)雜，且魯棒性不高。??４??

?基于自適應(yīng)雙目條紋投影的柱類零件空間狀態(tài)測量關(guān)鍵技術(shù)研宄???圖１．４雙目視覺檢測圓柱??可以看出，受物體表面光滑、無紋理特征等因素的限制，視覺測量方法難以實現(xiàn)??精確的匹配，且難以測量柱類零件軸線。視覺測量方法通常基于邊緣分割方法實現(xiàn)物??體的檢測，可用于精度要求不高的場合。??１．２．２基于線激光的柱類零件空間狀態(tài)測量研宄現(xiàn)狀??Ｔａｍｕｒａ１１６１提出了一種利用激光測距儀對圓柱形物體進(jìn)行精確遠(yuǎn)距離位置測量的系??統(tǒng)，利用最小二乘法或最大似然估計法來估計物體的中心位置。同樣，Ｌｉｎｙ１１７１利用激??光測距儀來自動測量圓柱形物體的坐標(biāo)，基于自適應(yīng)距離法和擴(kuò)展卡爾曼濾波得到了??近似最優(yōu)解。Ｒｉｃｈｔｓｆｅｌｄ等［１８］提出了一種快速和穩(wěn)健的方法，采用旋轉(zhuǎn)激光測距儀掃描??工作臺上的物體，可以從單一視圖和變化的光照條件下，在稀疏和噪聲范圍數(shù)據(jù)中擬??合圓柱體。顯然，文獻(xiàn)［１６－１８］中的系統(tǒng)只估計了圓柱形物體的中心和直徑，但無法測??量圓柱軸線方向。光條中心位置的準(zhǔn)確提取是精密測量的前提，１＾１｜｜９］提出了一種自適??應(yīng)線激光條紋中心提取方法，首先利用基于自適應(yīng)閾值的功率變換來提高圖像的對比??度，然后采用自適應(yīng)雙閾值Ｃａｎｎｙ邊緣檢測方法得到像素級的光條中心點，最后使用??Ｈｅｓｓｉａｎ矩陣提取亞像素級中心點。Ｄｅｍｅｙｅｒｅ等應(yīng)用線結(jié)構(gòu)光法測圓柱物體直徑和??姿態(tài)，其理論基礎(chǔ)是“三切線法”，即由三條切線可以定義一個圓，從而獲得一個圓柱??物體的半徑和軸線方向。Ｃｈｅｎ等［２２］提出了一種基于光截面?zhèn)鞲衅鞯膱A柱物體半徑和方??位測量方法，如圖１．５所示。首先，對線激光測量數(shù)據(jù)進(jìn)行粗略識別和準(zhǔn)確篩選，有效?

【參考文獻(xiàn)】：
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本文編號：3608033