《开题报告正式》PPT课件.ppt
Autobody Engineering Department of College of Automotive Engineering,Jilin University,基于单投射结构光的汽车覆盖件外形尺寸检测,姓名：张 成学号：2009422107专业：车身工程老师：崔 岸,汽车工程学院车身工程系,Autobody Engineering Department of College of Automotive Engineering,Jilin University,车身覆盖件主要包括车门、发动机盖、翼子板、汽车顶盖、行李箱盖或背门等等，由于覆盖件本身具有材料薄、形状复杂、结构尺寸大等特点，在冲压、焊接过程中不可避免的会存在变形。因此我们需要检测汽车覆盖件的外形尺寸来保证质量。,传统的检测覆盖件外形尺寸的手段大都是接触式的，例如三坐标测量机（CMM），这种检测方法虽然精度很高，但是存在两个的缺点：1、检测速度慢，难以实现100%在线检测，只能进行抽检 2、接触式检测，难以避免检测过程中对工件造成损伤 因此，在汽车工业中，使用快速的非接触检测技术进行尺寸检测已经称为必然趋势。,汽车工程学院车身工程系,Autobody Engineering Department of College of Automotive Engineering,Jilin University,在非接触检测技术方面，结构光测量技术以其大量程、大视场、高精度、光条图像信息易于提取等特点，近些年受到广泛的应用。本文研究的意义在于，我们不需要购买国外昂贵的设备来对覆盖件进行非接触尺寸检测，只需利用CCD摄相机、DLP投影仪以及计算机就能够完成尺寸检测过程并能够达到一定精度，具有较高的经济价值。同时在对覆盖件尺寸检测过程中，我们只需要利用投影仪投射一幅覆盖全场的编码图案，利用摄像机、投影仪以及检测物体之间的匹配关系，就可以利用程序快速计算被测物体表面特征点的三维坐标，从而实现覆盖件外形尺寸检测的目的，和传统三坐标测量机相比大大提高测量速度，因此也具有较高工程价值。,汽车工程学院车身工程系,Autobody Engineering Department of College of Automotive Engineering,Jilin University,目前，三维轮廓尺寸测量系统的研究和生产商，主要集中在美国，日本和欧洲（特别是德国）等一些发达国家，并且已经有很多成熟的商业产品。对于结构光测量技术，主要的知名产品有德国COGNITENS 公司出品的 COGNITENS Optigo 200 和 COGNITENS Opticell，测量速度较高，是目前世界上唯一能够在震动环境如冲压车间等制造现场使用的非接触式测量系统；德国 Steinbichler 公司的 COMET-400 激光三维扫描仪照相测量系统则可以通过一次拍照测量，实现车身整车模型、模具、零件等复杂曲面的快速三维扫描，精度高达 0.02mm；,汽车工程学院车身工程系,Autobody Engineering Department of College of Automotive Engineering,Jilin University,我国在这方面的研究开展得较晚，只有清华大学、天津大学、西安交通大学、浙江大学等少数几所高校对结构光测量技术进行了系统研究，并推出了商品化的结构光测量系统，如北京天远三维科技有限公司的OKIO-II三维扫描仪如下图，但是其在测量精度、测量速度以及测量稳定性方面上与国外先进设备还存在很大的差距。目前，国外一些大学比如密歇根州立大学对基于结构光的汽车覆盖件尺寸检测方面已经展开了较为系统的研究，而国内尚没有人对这个方面进行过系统研究。因此考虑到结构光的大量程、大视场、高精度等优点，在覆盖件尺寸检测方面具有较高的研究价值。,汽车工程学院车身工程系,Autobody Engineering Department of College of Automotive Engineering,Jilin University,汽车工程学院车身工程系,1、利用结构光单投射模式实现覆盖件尺寸快速检测。2、采用新的技术方法、新算法以及程序优化缩短检测时间。3、将系统尺寸检测精度控制在0.1mm以内。,Autobody Engineering Department of College of Automotive Engineering,Jilin University,1结构光系统标定方法研究 首先根据张正友标定方法，对摄像机进行标定；再利用投影仪和摄像机的相似性，对投影仪进行标定。最后建立统一的坐标系，利用三角法得出摄像机图像坐标、投影仪模板坐标以及物体三维坐标之间的关系。研究极线校正方法 根据双目视觉的极线约束，通过极线校正将匹配点搜索方向由二维限制在水平方向。,汽车工程学院车身工程系,Autobody Engineering Department of College of Automotive Engineering,Jilin University,汽车工程学院车身工程系,3.研究投影模式基元设计方法，以及基元的编码方法。拟采用的基元图案见右图。3.研究结构光编码策略以及伪随机序列M-arrays的生成方法。我们采用可以用来测量运动物体的空间领域编码策略；利用M-arrays生成投影模板，根据M-arrays的窗口特性保证一定大小窗口（3X3）在整个模板中的唯一性，实现对应点匹配的精确性。,1.编码策略的选取要能够能够消除投影图案和摄影图像之间匹配的二义性2.编码策略也要能增加解码算法的稳定性,Autobody Engineering Department of College of Automotive Engineering,Jilin University,汽车工程学院车身工程系,5.研究投影图案的解码方法 通过对摄像机图像上的基元进行识别，得到整个图像上所有基元码值，然后根据码值以一定窗口进行搜索，最终实现摄像机图像和投影仪图像的完全匹配。然后根据已经匹配图像上的角点特征，利用三角法求出被测物体上对应点的三维坐标，达到解码目的。6研究检测数据和利用CMM测量得到的参考数据之间的误差，具体分析误差形成原因。,Autobody Engineering Department of College of Automotive Engineering,Jilin University,关键技术：1研究一种结构光系统的高精度标定方法，将格雷码线移法（GCSL）引入到投影仪的标定中，实现亚像素精度的标定。2基元图案的编码生成方法以及解码方法。3结构光系统的极线校正方法。难点：由于空间领域编码策略以及一次投射方式得到的点密度较小，会影响到整体成形，如何增加点密度问题成为一大难题。,汽车工程学院车身工程系,Autobody Engineering Department of College of Automotive Engineering,Jilin Universit,汽车工程学院车身工程系,Autobody Engineering Department of College of Automotive Engineering,Jilin University,汽车工程学院车身工程系,目前，结构光视觉技术已经经历了半个世纪的发展历程，其基础理论发展基本完善。这为本研究的实现提供了充足的理论基础。同时国外已经开发出了应用于汽车生产的结构光检测设备，其精度已经高达0.02mm。这在现实上已经为本研究的实现提供了可能。,Autobody Engineering Department of College of Automotive Engineering,Jilin University,1、具有CCD摄像机、DLP投影仪相关设备以及了解配套程序的使用方法2、了解计算机视觉的基础理论以及图像处理方法3、了解摄像机以及投影仪的标定方法4、了解结构光编码策略，以及伪随机序列M-arrays生成方法5、了解极线校核方法，以及基于极线约束的编码搜索方法6、熟练使用Matlab软件，并可以编写检测过程中需要应用的程序,汽车工程学院车身工程系,Autobody Engineering Department of College of Automotive Engineering,Jilin University,汽车工程学院车身工程系,Autobody Engineering Department of College of Automotive Engineering,Jilin University,希望各位老师给予批评指导,汽车工程学院车身工程系,
