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(xué)科專業(yè)：儀器科學(xué)與技術(shù)研究生：張京美指導(dǎo)教師：李杏華副教授天津大學(xué)精密儀器與光電子工程學(xué)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(jī)械等領(lǐng)域占據(jù)著十分重要的地位，方鋼質(zhì)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(zhì)

2、量的方鋼質(zhì)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(zhì)量檢測系統(tǒng)只能檢測小尺寸方鋼的質(zhì)量，少數(shù)能夠完成大尺寸方鋼在線測量的系統(tǒng)價(jià)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(diǎn)。文章結(jié)合已有產(chǎn)品的設(shè)計(jì)，搭建了包含四組結(jié)構(gòu)光傳感器的在線測量系統(tǒng)，四組CCD同步拍攝4組線結(jié)構(gòu)光在方鋼上投影的圖像，經(jīng)過單結(jié)構(gòu)光傳感器與多結(jié)構(gòu)光傳感器的全局標(biāo)定結(jié)果，實(shí)時(shí)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(fù)性好。本文的主要工作如下：1.設(shè)計(jì)了方鋼在線測量系統(tǒng)的整體方案。根據(jù)測量的指標(biāo)要求及所確定的實(shí)驗(yàn)方案選擇了器件，并根據(jù)被測方鋼的尺寸和器件的關(guān)鍵參數(shù)完成了測量系統(tǒng)整體的傳感器排布設(shè)計(jì)。最后結(jié)合實(shí)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(shù)與高斯曲線擬合法的中心線定位方法。研究了采樣點(diǎn)個(gè)數(shù)對高斯曲線擬合法的擬合精度的影響，用實(shí)驗(yàn)證明了在

4、高斯曲線擬合時(shí)，當(dāng)采樣點(diǎn)個(gè)數(shù)等于條紋寬度時(shí)，條紋中心線定位結(jié)果最好。3.完成了測量系統(tǒng)傳感器的標(biāo)定。參考現(xiàn)有的單結(jié)構(gòu)光傳感器的局部標(biāo)定方法，通過對多傳感器標(biāo)定方法的研究，設(shè)計(jì)出一種多傳感器全局標(biāo)定的新方法。此標(biāo)定方法對靶標(biāo)位置無特殊要求，方便可行，適合現(xiàn)場標(biāo)定。4.設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，對標(biāo)定方法及測量系統(tǒng)的測量精度進(jìn)行檢驗(yàn)。對測量模型進(jìn)行了誤差分析，證明了測量系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的科學(xué)性。分別進(jìn)行了傳感器內(nèi)外參數(shù)及全局標(biāo)定的實(shí)驗(yàn)，分析了特征點(diǎn)個(gè)數(shù)對全局標(biāo)