發(fā)布時間：2021-04-18 13:12

　　凸輪作為一種典型的軸盤類零件,廣泛的應用于機械傳動部件中。發(fā)動機凸輪軸是發(fā)動機的關鍵零件,凸輪軸上盤形凸輪的輪廓誤差,直接決定了從動件的運動規(guī)律,從而影響發(fā)動機的工作性能�，F有發(fā)動機凸輪軸多采用專用設備對凸輪進行接觸式測量,不僅通用性差,并且無法實現凸輪軸的在線智能檢測。針對發(fā)動機凸輪軸的非接觸檢測,本文搭建以線激光器、攝像機及計算機組成的線結構光測量系統(tǒng),根據盤形凸輪的幾何特征,提出了一種基于線結構光的盤形凸輪測量方法。為了提高凸輪表面上光條中心點檢測精度,本文將模板匹配算法及邊緣檢測算法相結合,確保在高噪音圖像中準確獲得光條區(qū)域,在確定區(qū)域利用Steger算法獲得光條中心點像素坐標,該方法不僅具有較好的魯棒性,并且避免大規(guī)模卷積計算,提高光條中心點檢測的速度。針對凸輪軸上凸輪鏡面反射率高,影響光條中心點檢測算法的問題,本文通過分析線激光器發(fā)射光束的能量分布,提出一種基于高斯平頂函數的光條圖像增強算法,該算法在保證不改變光條灰度分布規(guī)律的前提下,改善圖像中光條質量,為凸輪測量提供高質量的光條圖像。在結構光視覺系統(tǒng)標定中,本文通過移動激光器獲得多個平行光平面,并利用平行幾何約束對光平面... 

【文章來源】：吉林大學吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數】：140 頁

【學位級別】：博士

【部分圖文】：

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14標系，Ou-xuyu為歸一化焦距所在的像平面，即F′=1。設P點為被測物體上的采集數據點，連接P點及攝像機成像光學中心，與Ouxuyu坐標平面相交于P′點，該點為待測物體表面的P點在攝像機采集圖像中的成像點。圖2.1結構光視覺測量模型如圖2.1所示，獲得線結構光光平面π的平面方程及P′的空間坐標，通過聯立空間直線和平面方程就可以獲得被測物體表面上點P的三維坐標。根據線結構光光平面標定方法，可以求出光平面在攝像機坐標系的空間平面方程π，按照空間平面方程的一般式，將其表示為AX+BY+CZ+1=0……………………（2.1）設被測表面上P點的攝像機坐標為(XC,YC,ZC)，根據攝像機小孔成像模型，可以確定P點和成像點P′之間的對應關系，CuCCuCXxZYyZ==……………………（2.2）其中，(xu,yu)為P′點的圖像坐標。連接攝像機成像光學中心與被測物體表面點P，OcP的直線方程可以表示為CCCuuXYZxy==……………………（2.3）聯立式（2.1）與（2.3）就可以獲得P點的攝像機坐標。通過線結構光測量模型可知，點云的準確程度，即P點三維坐標的解算精度，決定了該技術的測量精度，根據公式（2.1）及（2.3），被測物體表面點云的三維坐標精度主要通過光平面的平面方程精度及點云圖像坐標確定，而點云圖像坐標的初始解算坐標為點云的像素坐標。因此，本文中將在此章對點云像素坐標

19圖2.2基于線結構光視覺的凸輪檢測圖像在灰度模板匹配中，由于需要利用該算法對整幅采集圖像進行處理，為了保證光條中心點的檢測速度，本文采用將相似度系數s設定為模板與覆蓋區(qū)域灰度差值的平方和（SSD函數），該函數可以表示為2(,)1(,)[(,)(,)]uvTssdrctuvfrurvN∈=++……………………（2.13）其中，N為模板區(qū)域的像素點個數，t(u,v)為模板各點的灰度值，f(r+u,c+v)為模板覆蓋圖像區(qū)域的窗口灰度值。通過SSD函數計算，當模板與覆蓋區(qū)域的ssd等于0，則該區(qū)域與模板完全一致，而獲得的ssd值越大，則說明該次覆蓋區(qū)域與模板之間的差別越大。在算法中，設定相似度閾值ssdmax，若計算得到的模板與覆蓋區(qū)域之間的相似度小于預設閾值，則認為當前覆蓋區(qū)域為所求的光條區(qū)域。將式（2.13）進行展開得到式（2.14），其中B是一常數，即灰度模板中所有像素點的灰度值平方和，每次移動模板，只需要計算式中的A(r,c)和C(r,c)，因此SSD函數的計算速度很快，可以滿足凸輪在線檢測的要求。22(,)(,)(,)(,)(,)(,)2(,)(,)(,)(,)uvTuvTuvTssdrcfrucvtuvfrucvtuvArcBCrc∈∈∈=+++++…（2.14）根據凸輪檢測的實際工作條件，采集圖像受到外界光照變換或被檢測凸輪表面粗糙度的影響，光條區(qū)域的灰度值可能會出現與模板出現較大偏差，當模板遍歷所有圖像區(qū)域后，找不到圖像中任何區(qū)域的相似度系數s小于設定的閾值，無法確定ROI區(qū)域。出現該情況后，在光條匹配算法中設置第二個相似


本文編號：3145532