基于结构光双目视觉的黑体空腔管三维测量

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黑体空腔传感器在钢水连续测温中是一次性的消耗元件,因此黑体空腔传感器的寿命在一定程度上会影响到钢水连续测温装置的使用成本。黑体空腔管是黑体空腔传感器的导热管,由一次成型工艺加工而成。但是在加工过程中,常常伴随着包裹金属陶瓷粉末的胶套老化,其直接后果是导致加工成的生料的外表形状偏离正常值。形状不均的生料黑体空腔管不仅在加工成为熟料的过程中容易碎裂,即使没有碎裂且被安装到传感器中,传感器的使用寿命也会大大缩短。因此,有必要对黑体空腔管的轮廓做一次全面的检测,以更好地评价其变形状况。由于内表面的变形情况测量目前比较困难,本文旨在对黑体空腔管的外表面进行测量,使用的测量方法为双目编码结构光方法。在此过程中,本文主要开展了如下工作:(1)针对全局阈值法提取深色背景不准确的情况,本文提出了利用灰度饱和提取有效区域的方法,该方法具有更高的准确性并且减少了图片的投射量。(2)对于格雷相移组合编码后存在周期错位,导致匹配时出现二义性的问题,本文根据只存在超前错位的特殊情况,改进了周期错位校正方法。新的周期错位校正方法无需在折叠相位图中进行突变点的查找,只需要一次遍历即可完成校正。(3)由于全局相位图的噪声导致点云中出现大量的错误坐标,本文对错误原因进行了分析,在对全局相位图的有效区和噪声区进行研究和分析的基础上,设计了修正程序完成了边缘修正,使得错误坐标出现了明显的下降。(4)针对多个点云在利用Geomagic进行配准时陷入局部最优的问题,本文设计了基于转台和标志球得点云预配准方案。进行了球心三维坐标得计算和转台转轴向量的求取,最终成功实现了点云得配准。将本文测量得到的点云和高精度得三维扫描仪扫描的点云进行数据对比,利用Geomgic截面提取功能提取两个点云的柱状部分截面,并将截面点云的圆拟合半径平均值作为对照。结果显示在400mm的距离上可以实现0.47mm的绝对精度,相对精度可达3.49%。
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