高溫環(huán)境動態(tài)視覺檢測系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、本博士論文研究課題主要圍繞“高溫環(huán)境中浮法玻璃厚度在線測量”項目展開的研究工作。在完成儀器設(shè)計同時，對實(shí)現(xiàn)高溫環(huán)境中動態(tài)視覺檢測技術(shù)涉及到的相關(guān)理論展開研究。主要有以下幾方面： 1.論文分析了錫槽高溫環(huán)境特點(diǎn)以及浮法玻璃實(shí)際生產(chǎn)情況，設(shè)計了由激光和線陣CCD組成的動態(tài)在線玻璃厚度的光學(xué)測量系統(tǒng)。完成了整臺儀器的光學(xué)、機(jī)械、電路和軟件系統(tǒng)設(shè)計和實(shí)現(xiàn)。整臺儀器通過了國家計量院的鑒定，經(jīng)實(shí)驗測試及用戶使用驗證，儀器工作穩(wěn)定、性能良好。

2、 2.在分析系統(tǒng)測量原理的基礎(chǔ)上，提出一種自動補(bǔ)償玻璃板上下表面傾斜的單像機(jī)雙目視覺傳感器模型。結(jié)構(gòu)設(shè)計方面，變傳統(tǒng)的雙CCD攝像機(jī)結(jié)構(gòu)為單CCD攝像機(jī)結(jié)構(gòu)，加裝一組對稱光學(xué)反射鏡，鏡像出一對虛擬攝像機(jī)，可在同一個CCD像面上采集到存在視差的兩幅圖像，從而消除玻璃板上下表面傾斜角引起的系統(tǒng)誤差；建立了標(biāo)定數(shù)學(xué)模型，視覺傳感器測量模型的標(biāo)定方法。 3.CCD圖像亞像素處理是提高CCD測量精度的一種簡單而又行之有效的方法。利

3、用目標(biāo)像點(diǎn)內(nèi)像素問灰度值的高度相關(guān)性，構(gòu)造一個盡可能精確反映目標(biāo)區(qū)域像素灰度值、目標(biāo)像點(diǎn)質(zhì)心位置之間關(guān)系的數(shù)學(xué)模型，從而實(shí)現(xiàn)對點(diǎn)目標(biāo)像點(diǎn)位置的精確估計。 4.研究了高溫氣體湍流條件下激光傳輸光線起伏效應(yīng)，分析了光線起伏對激光測量系統(tǒng)性能的影響。利用FLUENT軟件，應(yīng)用流體動力學(xué)理論和方法模擬高溫環(huán)境中激光傳輸路徑內(nèi)氣流的流動，在物理模型和數(shù)學(xué)模型進(jìn)行理論分析和假設(shè)的基礎(chǔ)上，對各種氣流組織形式下，夾層內(nèi)流場、溫度場的數(shù)值模擬結(jié)果

4、進(jìn)行分析比較，優(yōu)化儀器設(shè)計。 5.對動態(tài)測量精度理論進(jìn)行了深入的研究。將圖像時間序列分析方法與動態(tài)測量理論方法結(jié)合起來，研究動態(tài)測量誤差定義、組成成分分析、誤差成分分離及誤差評定方法和修正技術(shù)。通過實(shí)驗及在線實(shí)際應(yīng)用，在玻璃厚度2～20mm的變化范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)靜態(tài)分辨率為1μm，測量不確定度7μm。 本文所做的工作及研究結(jié)果拓展了機(jī)器視覺測量的領(lǐng)域，也將對工業(yè)檢測及其相關(guān)領(lǐng)域的發(fā)展起到一定的促進(jìn)作用，具有一定的實(shí)用價值和經(jīng)濟(jì)