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文檔簡介
1、隨著近代工業(yè)的快速發(fā)展,傳統(tǒng)的測量系統(tǒng)已無法滿足工業(yè)現(xiàn)場的測量環(huán)境復(fù)雜、測量對象多樣、測量過程自動(dòng)化等需求。因此,研發(fā)靈活適用于近距離小尺寸測量和中遠(yuǎn)距離大尺寸測量的新型測量系統(tǒng)是當(dāng)前測量領(lǐng)域的焦點(diǎn)和熱點(diǎn)。
應(yīng)用激光與視覺檢測技術(shù)進(jìn)行測量具有大量程、非接觸、高精度等優(yōu)點(diǎn),已經(jīng)逐漸成為一種實(shí)用、有效的測量方法。但是目前的激光視覺測量對本身精度要求過高,且存在著標(biāo)定過程復(fù)雜等問題。因此,本文針對激光視覺測量過程中的測量模型的建立及
2、其坐標(biāo)變換和被測目標(biāo)邊緣及激光光斑的圖像檢測進(jìn)行研究,提出了一種激光與視覺檢測結(jié)合的中遠(yuǎn)距離測量方法。其主要內(nèi)容如下:
1.提出了一種激光測距與視覺檢測相結(jié)合的測量系統(tǒng),該系統(tǒng)相機(jī)光軸與激光移動(dòng)平面垂直。并推導(dǎo)出以此系統(tǒng)測量時(shí),被測目標(biāo)平面與激光水平移動(dòng)方向平行的測量模型。確立了該測量模型的四種坐標(biāo)系及其轉(zhuǎn)換關(guān)系。融合激光測距獲得的距離數(shù)據(jù)與圖像處理獲得的圖像數(shù)據(jù),實(shí)現(xiàn)了被測目標(biāo)特征點(diǎn)從圖像坐標(biāo)系到世界坐標(biāo)系的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換。
3、> 2.實(shí)現(xiàn)了被測目標(biāo)特征及光斑中心的亞像素級精度檢測。在分析不同因素對光斑圖像質(zhì)量的影響基礎(chǔ)上,采用直方圖均衡法進(jìn)行灰度增強(qiáng)、中值濾波消除噪聲、多閾值法圖像分割,完成了激光圖像的預(yù)處理。分析比較了幾種傳統(tǒng)邊緣檢測算子的檢測結(jié)果,選擇Canny算子實(shí)現(xiàn)了像素級邊緣檢測。采用了一種基于三次多項(xiàng)式擬合的亞像素邊緣檢測算法,提取被測目標(biāo)邊緣及其特征點(diǎn)。提出了利用隨機(jī)取樣匹配去除激光光斑周圍雜質(zhì)點(diǎn)的方法,改進(jìn)基于橢圓最小二乘擬合的光斑中心檢測
4、算法,并仿真驗(yàn)證該算法的有效性。
3.根據(jù)建立的測量系統(tǒng),設(shè)計(jì)了同時(shí)適用于近距離及中遠(yuǎn)距離的測量平臺(tái)。根據(jù)測量穩(wěn)定性和精確性要求,首先確定了測量平臺(tái)的總體設(shè)計(jì)方案。根據(jù)拍攝視場范圍,選擇了相機(jī)、鏡頭、激光測距傳感器、直線導(dǎo)軌等硬件。設(shè)計(jì)了具有0°、5°及10°的三段式激光偏角及升降結(jié)構(gòu)的精密移動(dòng)導(dǎo)軌平臺(tái)。分析了測量平臺(tái)的誤差來源及其對測量平臺(tái)的測量精度的影響。
4.進(jìn)行了不同測量參數(shù)下的測量精度實(shí)驗(yàn)。在不考慮邊緣提取
5、誤差情況下,針對標(biāo)準(zhǔn)九宮格型矩形目標(biāo),進(jìn)行了測量模型精度實(shí)驗(yàn)。結(jié)果表明,最大水平測量誤差小于0.143%,最大豎直測量誤差小于0.140%,驗(yàn)證了建立的測量模型的精確性;分別進(jìn)行了不同被測距離、不同激光移動(dòng)距離、不同目標(biāo)傾斜角的測量參數(shù)下的小視場測量精度實(shí)驗(yàn),分析以上測量參數(shù)對測量精度的影響。結(jié)果表明,被測目標(biāo)及激光移動(dòng)距離約為拍攝視場的一半,且被測目標(biāo)所在平面與相機(jī)平行時(shí),測量精度最高;進(jìn)行了具有激光偏角的大視場測量實(shí)驗(yàn),驗(yàn)證了激光偏
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