激光辅助热态锻件视觉测量中的光条提取方法

来源 :大连理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:shishaofei
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大型零部件是舰船、核电、煤化制油等国家重大工程装备领域的核心基础件,其服役工况极端复杂,通常采用锻造工艺制造。锻造过程中关键部位尺寸的实时检测对减少加工废品率、提高能源利用率以及优化生产工艺流程等都具有重要意义。针对高温锻件测量中环境恶劣的问题,本文采用了以蓝紫半导体线型激光为辅助光标记的主动立体视觉测量技术对锻件的关键部位尺寸进行在线测量。在激光辅助的双目立体视觉测量系统中,激光条中心线提取的精度与稳定性直接影响匹配重建结果,决定了最终关键部位尺寸的测量精度。然而,在锻造工艺过程中测量环境非常恶劣,氧化皮的存在使锻件表面反射情况复杂,半导体激光器的空间光强分布形式多样,都给热态锻件视觉测量中的激光中心线提取带来困难。针对以上难题,本文对激光中心线提取算法进行了研究,主要研究内容有:1.分析半导体激光器的发光原理,进行大量激光投射实验,揭示了激光器出射光条光强分布特性,归纳了激光条的三种光强分布形式;对激光散斑现象进行分析,研究其统计分布特性。在此基础上,提出了一种基于激光条与背景统计特性相异的自动分割方法,将光条与背景分割,并利用形态学方法完成了激光条灰度信息的提取,对散斑噪声进行图像滤波处理,完成了激光条灰度信息的平滑与复原。2.进行大量光条切向灰度分布曲线拟合实验,结合激光器发光原理,提出了描述激光光强分布特性的高斯混合模型。对特征点的选取做了讨论分析,采用高斯混合模型的中心极值点作为激光条的中心点,对现有的光条提取方法进行研究,提出一套提取光条中心线的算法流程。本方法首先截取光条一行数据进行高斯混合模型拟合,确定出光条分布形式、中心极值点位置以及拟合区域的范围;在相邻行以上一行的中心极值点为中心,在拟合区域内进行高斯拟合;重复这一步骤直至激光条灰度信息边界,得到完整的光条中心线。3.最后,对本文提出的中心线提取方法进行了精度的验证性实验,进行了不同结构光条的中心线提取实验,提取稳定性在0.22pixel以下;对圆柱类样件直径的测量实验误差在0.33%;并在锻造现场进行了测量,得到了较可靠的测量结果。
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