基于激光掃描的物料堆三維測量系統(tǒng)研究.pdf

1、隨著生產(chǎn)力水平不斷提高、工業(yè)化程度日益增長，在日常的工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中大宗散裝物料的出現(xiàn)也越來越多。一直以來，物料堆體三維信息的準(zhǔn)確獲取是實際生產(chǎn)中的一個技術(shù)難題，傳統(tǒng)的測量手段是以人工的方式對堆體進行整體整形成為規(guī)則的幾何體，再進行測量和計算。傳統(tǒng)的測量方法效率低下、勞動強度大、實時性差、測量準(zhǔn)確性低，因而急需一種新的測量技術(shù)來代替?zhèn)鹘y(tǒng)方法。本文針對物料堆體測量進行了相應(yīng)的研究，設(shè)計了一套物料堆三維測量系統(tǒng)。該系統(tǒng)以線激光掃描的方式對堆

2、體表面進行完整的掃描，獲取了一系列的截面二維數(shù)據(jù)，通過相應(yīng)的轉(zhuǎn)換得到截面二維坐標(biāo)到空間坐標(biāo)的映射，從而得出整個堆體表面的三維點云數(shù)據(jù)，進而求出堆體的體積、質(zhì)量等信息。
　　首先，在分析了測量原理和系統(tǒng)組成的基礎(chǔ)上，完成了系統(tǒng)的總體設(shè)計。系統(tǒng)主要由線激光測量系統(tǒng)、同步掃描系統(tǒng)和上位機軟件系統(tǒng)組成。文章對系統(tǒng)各部件具體選型進行了闡述，并詳細介紹了系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計。系統(tǒng)的硬件設(shè)計主要包括主控制器電路、通信電路、電機及激光驅(qū)動電路和電源電

3、路的設(shè)計，軟件設(shè)計主要包括主控制器程序設(shè)計和上位機軟件設(shè)計兩部分。
　　其次，對圖像處理中的圖像去噪、激光斑提取、提取光斑中心線的算法進行了分析。針對激光斑中心提取算法的不足進行了分析，提出了一種改進型閾值重心法，取得了較好的提取效果。針對坐標(biāo)映射計算時的非線性問題，提出了基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)校正，并詳細介紹了其工作原理和具體實現(xiàn)。
　　最后，為了檢驗系統(tǒng)是否能夠準(zhǔn)確地對堆體進行測量，搭建了試驗性的測量系統(tǒng)，進行了一系列的