基于激光三角法钢板厚度测量系统的研究与设计

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钢铁行业在经济发展中占有关键地位,而钢板作为钢铁行业的重要产品,为了保证产品质量和降低成本,在生产和使用钢板时对厚度测量有着非常重要的意义。目前钢板厚度测量方法主要是应用射线测厚或应用电磁超声测厚,前者测量精度高,但是极易对人体产生辐射伤害;后者响应速度快,但是应用时需要近距离测量,局限性较大。所以设计一种非接触、高分辨率、高稳定、低成本的钢板厚度测量系统尤为重要。基于以上问题,本文以实现钢板样品抽检或生产实验环境下使用的小型厚度测量系统为研究目标,设计了一种基于激光三角法厚度测量系统。本文首先对激光三角测厚原理进行研究与分析,设计了一种无需考虑参考面的差动式测厚方法,直接测量钢板厚度。针对激光三角法测量中,图像传感器采集光斑图像带来噪声影响系统精度和稳定性的问题,采用改进高斯滤波器实现图像噪声处理,根据图像滤波去噪评价改进滤波器可以实现去噪效果改善系统。针对测量系统计算空间和计算时间的问题,采用了嵌入式FPGA并行运行和流水线的设计,通过编译综合工具实现了硬件电路接口时序功能和硬件逻辑时序功能。实验结果表明,根据差动直射式激光三角法搭建硬件测量装置及软件处理功能可实现厚度测量系统,其系统绝对误差小于50um,通过时间与空间稳定性测试,钢板厚度测量系统具有高稳定性和高分辨率。该论文有图42幅,表4个,参考文献55篇。
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