大尺寸方鋼在線測量系統(tǒng)的研究.pdf

1、大尺寸大尺寸方鋼方鋼在線測量系統(tǒng)的研究在線測量系統(tǒng)的研究ResearchontheOnlineMeasurementSystemofLargeSquareSteel學科專業(yè)：儀器科學與技術研究生：張京美指導教師：李杏華副教授天津大學精密儀器與光電子工程學院二零一三年十二月摘要方鋼是一種十分重要的工業(yè)原材料，在建筑、能源、化工、石油、機械等領域占據(jù)著十分重要的地位，方鋼質量的優(yōu)劣直接影響著以其為原料的零件的性能和壽命。包含方鋼尺寸和表面質

2、量的方鋼質量在線檢測是方鋼生產(chǎn)過程中十分重要的環(huán)節(jié)。目前國內(nèi)外大部分方鋼質量檢測系統(tǒng)只能檢測小尺寸方鋼的質量，少數(shù)能夠完成大尺寸方鋼在線測量的系統(tǒng)價格又十分昂貴，因此研究低成本高穩(wěn)定性的大尺寸方鋼在線測量系統(tǒng)是本文研究的立足點。文章結合已有產(chǎn)品的設計，搭建了包含四組結構光傳感器的在線測量系統(tǒng)，四組CCD同步拍攝4組線結構光在方鋼上投影的圖像，經(jīng)過單結構光傳感器與多結構光傳感器的全局標定結果，實時得到被測方鋼幾何尺寸及表面缺陷信息。該系統(tǒng)

3、成本低、測量范圍大、精度高、重復性好。本文的主要工作如下：1.設計了方鋼在線測量系統(tǒng)的整體方案。根據(jù)測量的指標要求及所確定的實驗方案選擇了器件，并根據(jù)被測方鋼的尺寸和器件的關鍵參數(shù)完成了測量系統(tǒng)整體的傳感器排布設計。最后結合實際情況，分析了系統(tǒng)的抗震性。2.確定系統(tǒng)中圖像處理的方法。通過分析對比，選擇了中值濾波去噪、基于大津法的圖像分割技術與高斯曲線擬合法的中心線定位方法。研究了采樣點個數(shù)對高斯曲線擬合法的擬合精度的影響，用實驗證明了在

4、高斯曲線擬合時，當采樣點個數(shù)等于條紋寬度時，條紋中心線定位結果最好。3.完成了測量系統(tǒng)傳感器的標定。參考現(xiàn)有的單結構光傳感器的局部標定方法，通過對多傳感器標定方法的研究，設計出一種多傳感器全局標定的新方法。此標定方法對靶標位置無特殊要求，方便可行，適合現(xiàn)場標定。4.設計實驗，對標定方法及測量系統(tǒng)的測量精度進行檢驗。對測量模型進行了誤差分析，證明了測量系統(tǒng)結構設計的科學性。分別進行了傳感器內(nèi)外參數(shù)及全局標定的實驗，分析了特征點個數(shù)對全局標