三維激光測量系統(tǒng)標(biāo)定方法的理論與實驗研究.pdf

1、大鍛件尺寸的在線測量是鍛造中的重要環(huán)節(jié),在線測量要求在鍛造過程中高溫狀態(tài)下,檢測鍛件的尺寸及形狀,以判斷其是否達到工藝文件的要求。由于傳統(tǒng)的接觸式測量存在根本上的缺點,大鍛件的熱態(tài)在線測量在向非接觸測量的方向發(fā)展。與接觸式測量相比,非接觸尺寸測量具有測量速度快、精度高、重復(fù)性好和非接觸測量的優(yōu)點。基于飛行時間法的激光測距傳感器是一種典型的非接觸式測量設(shè)備,它被廣泛的應(yīng)用于移動機器人定位、導(dǎo)航、目標(biāo)識別與跟蹤、場景重構(gòu)等領(lǐng)域。本文將二維激

2、光測距傳感器與伺服電機相結(jié)合建立一個非接觸式的三維激光測量系統(tǒng),以獲取大型鍛件的三維數(shù)據(jù)。對于測量系統(tǒng)來說,標(biāo)定是非常關(guān)鍵的步驟,它是系統(tǒng)后續(xù)進行精確測量的保證。圍繞三維激光測量系統(tǒng)的標(biāo)定,本文主要進行了以下研究工作:
　　1、三維激光測量系統(tǒng)的標(biāo)定方法研究。根據(jù)本文搭建的測量系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點,我們定義了系統(tǒng)的三個坐標(biāo)系。在此基礎(chǔ)上,將三維激光測量系統(tǒng)的標(biāo)定參數(shù)定義為一個內(nèi)參數(shù)矩陣和一個外參數(shù)矩陣,從而將標(biāo)定問題簡化為兩個參數(shù)矩陣的

3、求解問題,并且基于封閉運動鏈的思想,確定了計算這兩個矩陣的思路與方法。然后我們根據(jù)射影幾何學(xué)和矩陣變換的相關(guān)原理,基于移動機器人領(lǐng)域應(yīng)用的一種定位方法,進一步提出了針對本文測量平臺的標(biāo)定方法,計算出測量系統(tǒng)的所有標(biāo)定參數(shù)。
　　2、平面掃描數(shù)據(jù)的標(biāo)定對象直線特征提取方法研究。在本文提出的標(biāo)定方法的實現(xiàn)過程中,首先要從平面掃描數(shù)據(jù)中提取標(biāo)定對象在這個平面內(nèi)對應(yīng)的直線及其交點。本文總結(jié)了平面直線特征提取的一些方法,在此基礎(chǔ)上,結(jié)合標(biāo)定

4、對象對應(yīng)的數(shù)據(jù)特點,采用分步處理數(shù)據(jù)的思想,提出了針對本文標(biāo)定對象的直線特征提取方法,獲得了標(biāo)定對象對應(yīng)的直線以及這些直線的交點。
　　3、標(biāo)定方法的實驗與分析。我們首先通過數(shù)值仿真驗證了標(biāo)定方法的可行性,接著在本文的三維激光測量系統(tǒng)平臺上進行了實驗。我們根據(jù)實驗結(jié)果,分析了誤差出現(xiàn)的原因,并提出了改進的方法。
　　本文以大鍛件尺寸的在線非接觸式測量為背景,采用二維激光測距傳感器和伺服電機搭建了一個三維激光測量系統(tǒng)。根據(jù)這個