大型熱態(tài)鍛件視覺測量中圖像處理關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、面向高端裝備用關(guān)鍵零部件的高效、節(jié)材、節(jié)能鍛造的迫切需求，準(zhǔn)確、及時(shí)地對大型鍛件的熱態(tài)幾何參數(shù)進(jìn)行在線測量是改善鍛造工藝、提高加工精度和生產(chǎn)效率的必要手段。目前，現(xiàn)有的鍛件測量方法可分為接觸式和非接觸測量兩類，人工接觸式測量法具有測量效率低、精度差、操作人員安全難保證的問題，而現(xiàn)有的激光掃描、機(jī)器視覺等非接觸測量方法存在測量效率低、環(huán)境適應(yīng)性差等問題，難以滿足在線測量的需求。因此，急需研究大型熱態(tài)鍛件在線測量關(guān)鍵技術(shù)，實(shí)現(xiàn)大型鍛件三維幾

2、何參數(shù)的精確、快速、實(shí)時(shí)測量。
　　本文針對大型高溫鍛件視覺測量中采集的鍛件特征圖像存在難獲取、易失真、還原精度差導(dǎo)致無法滿足鍛件精確、可靠測量的問題，對大型熱態(tài)鍛件視覺測量中圖像處理關(guān)鍵技術(shù)展開相關(guān)研究。實(shí)現(xiàn)大型熱態(tài)鍛件特征參數(shù)非接觸準(zhǔn)確高效測量，具體研究內(nèi)容如下:
　　(1)鑒于鍛造現(xiàn)場高溫輻射、粉塵等因素導(dǎo)致高溫鍛件溫度時(shí)變、采集圖像難以真實(shí)反映鍛件幾何特征的難題，建立了基于目標(biāo)區(qū)域光條信噪比的圖像質(zhì)量評價(jià)模型;提出基

3、于最小圖像信噪比約束的鍛件圖像采集方法，有效的抑制了鍛件輻射強(qiáng)光的影響。針對鍛件高溫輻射光急劇變化導(dǎo)致特征信息無法清晰采集的問題，揭示不同測量條件下光條清晰度與輔助激光照度、鍛件輻射光照度、環(huán)境光強(qiáng)之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系，提出基于最小信噪比的激光光強(qiáng)自適應(yīng)的圖像采集方法，實(shí)現(xiàn)高溫區(qū)鍛件特征圖像的清晰采集。最終形成了“鍛件強(qiáng)光高效抑制、激光光強(qiáng)可控成像”的大型鍛件圖像采集方法，實(shí)現(xiàn)了800℃～1250℃溫度下高溫鍛件特征圖像清晰采集。
　　

4、(2)面對測量系統(tǒng)鏡頭畸變及系統(tǒng)溫度變化產(chǎn)生熱影響誤差導(dǎo)致測量系統(tǒng)精度無法長時(shí)間保證的問題，對測量系統(tǒng)鏡頭畸變、鍛件特征圖像熱影響誤差補(bǔ)償方法展開研究。提出了基于純平移兩視圖幾何的鏡頭畸變矯正方法，避免了鏡頭畸變對系統(tǒng)熱影響誤差產(chǎn)生影響。通過實(shí)驗(yàn)研究分別揭示了相機(jī)自發(fā)熱與鏡頭受熱輻射后溫度變化量與像點(diǎn)偏移誤差之間的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)相機(jī)通過預(yù)熱后不會再引入偏移誤差，進(jìn)一步分析了鏡頭表面溫度與像點(diǎn)偏移誤差之間的變化規(guī)律后，建立了鏡頭熱影響誤差補(bǔ)償

5、模型;大量實(shí)驗(yàn)表明:提出的鏡頭熱影響誤差補(bǔ)償方法顯著減小了特征像點(diǎn)偏移誤差影響，補(bǔ)償后系統(tǒng)重建誤差降低了90％。
　　(3)針對鍛件測量時(shí)圖像處理及特征提取時(shí)間較長，無法滿足鍛件特征實(shí)時(shí)測量要求的問題，對基于激光輔助的鍛件特征參數(shù)測量相關(guān)技術(shù)展開研究，揭示了不同激光光條截面分布特性規(guī)律，提出了基于光條截面能量分布唯一性的光條中心亞像素提取方法，實(shí)現(xiàn)了光條中心亞像素精確、高效提取，單個(gè)特征光條提取時(shí)間不超過1.2s，光條中心提取誤差