基于线结构光的三维重构系统软件设计开题报告

 2020-02-10 10:02
1.目的及意义(含国内外的研究现状分析)

1.1 选题的背景

目前汽车生产多采用焊接工艺,如果车身焊缝不进行有效密封,则会导致雨水,灰尘等渗漏,不仅影响车辆乘坐体验,还会引起锈蚀,进而影响车辆结构寿命。要解决以上问题,需要在车身焊缝处喷涂焊缝密封胶,焊缝密封胶的主要成分是PVC树脂及添加剂,在实际生产应用中通过高压涂胶设备实施喷涂,具有密封、隔音、防漏等作用。

目前喷涂焊缝密封胶分为人工涂胶和机器人涂胶,其中机器人涂胶效率高,质量稳定,但由于涂胶过程无人干预,可能出现胶条宽度不足、包边处胶泡、密封胶条上裂漆等缺陷,需要在涂胶完成后进行检测,现有自动检测方式分为非接触式和接触式,非接触式检测(Noncontact inspection)具有快速,无损伤等优点,目前已得到广泛应用。近年来随着计算机科学技术的进步,计算机视觉(Computer Vision CV)等领域实现长足发展,国内外一些汽车制造企业开始采用计算机视觉手段进行焊缝密封胶条的检测,主要方案是由摄像机采集图像数据,利用密封胶条与金属零件之间的色差进行特征识别,进而判断密封胶条的宽度,特点是能实现全自动检测,无需人工干预,缺点是该方案只能采集二维数据,对光照条件,颜色等有较高要求,在受到干扰时容易造成误判。

综上所述,设计一种能够采集焊缝密封胶条三维信息的软件,配合相关硬件,可在汽车生产线上实现高效、自动化、无接触的焊缝密封条质量检测,从而提高汽车生产效率、节省人力,同时系统准确度高、成本低,具有较高的实用价值,应用前景广泛。

1.2 国内外研究现状

目前在测量领域出现了采用结构光(Structured light)机器视觉技术获得物体的三维信息,并进行三维重构(3Dreconstruction),用软件判断物体的外形几何信息的自动检测技术。相对于二维检测方法,该方案具有适应性强、准确度高等优势,单线结构光(Single line structured light),具有成本低、测量范围大等优点,目前已经获得工程应用。

孙立新, 韩炜[8]等人发表了关于结构光焊缝检测传感器设计理论的研究,提出了一种带有滤光片的单线结构光焊缝测量仪,并详细说明了利用单线结构光测量的原理以及抗干扰措施。

李广慧, 苏颜丽[23]等人提出了一种单线结构光平行双目测量仪,是根据人眼视觉成像原理,模仿人类双眼结构处理景物的方式,将两个 CCD 平行放置在线结 构光激光器两侧构成测量系统,通过理论论证,该装置摄像头间距越小,测量范围越大,测量误差在0.4mm以内。

石晶合[24]论述了结构光测量仪软件系统的研究与开发,其软件架构如下图所示:

该文献说明了结构光三维测量软件设计关键点主要在于图像处理和数据显示。

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