水火弯板机系统中大尺寸钢板三维重建过程研究

【摘要】全自动水火弯板机由三个部分组成：待加工钢板检测系统、专家库决策系统和九轴控制系统构成。待加工钢板检测系统负责检测钢板的外形的关键尺寸,专家库决策系统计算下一步加工焰道位置和加工时间,九轴控制系统负责完成火枪头和水枪头的移动加工,三个系统配合紧密,构成一个完整的反馈控制系统。上一代水火弯板自动加工系统的钢板检测系统存在下面几个缺点：1)系统对钢板的测量方法是利用弯板机在钢板上运行一遍,通过接触式传感器的方法得到钢板的尺寸信息,这种方式需要提前知道弯板机的运行轨迹,在操作的过程中,需要有人工辅助进行。若未得到理想的数据,整个过程需要重新进行,效率低下。2)下一代水火弯板机加工的钢板大部分尺寸较小、表面平整,为了加工更多的大曲率、大尺寸钢板,需要引入新的检测方法,以拓宽水火弯板机的加工范围。本文的目的是为了方便快速得到项目中大尺寸、大曲率钢板的几何数据信息。主要工作有：1)针对项目中钢板尺寸大,曲率大的特点,采用双目机器视觉的方法快速高效地得到钢板的点云数据,在实验室中对弧面进行试验,验证了方法了可行性。2)充分研究了钢板三维重建的过程和钢板表面特性,据此设计出相应的Led投影装置对钢板进行投影,利用双目工业照相机对投影点进行拍照,通过机器视觉的原理得到点云的三维坐标数据。3)利用KD树临近点云去噪方法去除点云中的噪声数据,将传统ICP算法应用于本项目中,通过初次和二次匹配达到点云拼接的效果,得到整块钢板的完整点云数据。4)在上位机中利用OpenGL图形库和MFC库开发了钢板三维重建Demo,对整个点云数据进行三维重建,实现三维图形进行缩放、平移和翻转操作。实现了一种便于操作的算法对多余的点云数据进行裁剪方法。
【作者】钟华；
【导师】程良伦；
【作者基本信息】广东工业大学，控制科学与控制工程，2014，硕士
【关键词】三维重建；海量点云；机器视觉；ICP算法；KD树建立；点云编辑；

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