拍照式三维扫描仪在CRTSⅢ型板检测中的应用研究

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1、国内图书分类号：U238密级：公开国际图书分类号：625.1西南交通大学研究生学位论文拍照式三维扫描仪在CRTSⅢ型板检测中的应用研究年级2015级姓名黄雨微申请学位级别工程硕士专业测绘工程指导教师张献州教授二零一八年五月二十日ClassifiedIndex:U238U.D.C:625.1SouthwestJiaotongUniversityMasterDegreeThesisRESARCHONTHEAPPLICATIONOFPHOTOGRAPHIC3DSCANNERINCRTSIIITRACKSLABDETECTIONGr

2、ade:2015Candidate:HuangYuweiAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringSpeciality:SurveyingAndMappingEngineeringSupervisor:Prof.ZhangXianzhouMay.20，2018西南交通大学学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权西南交通大学可以将本论文的全部或部分内容编入

3、有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复印手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于1．保密□，在年解密后适用本授权书；2．不保密□，使用本授权书。（请在以上方框内打“√”）学位论文作者签名：指导老师签名：日期：日期：西南交通大学硕士学位论文主要工作（贡献）声明本人在学位论文中所做的主要工作或贡献如下：1参与了机器人与拍照式三维扫描仪集成轨道板检测系统设计和实际检测数据分析与质量评价工作。利用SolidWorks软件建立了标准轨道板实体模型,利用PolyWorks软件建立了轨道板检测指标对应的外形尺寸特征，根据轨道板各

4、参数间的几何关系，间接计算出轨道板检测指标参数。2.在研究点云数据处理方法的基础上，对轨道板点云进行了去噪、精简等预处理，采用坐标转换的方式实现了无重叠区域的点云数据拼接。对点云进行初始配准与精确配准，通过平面特征裁剪的方法提高了点云数据处理的计算效率。3.研究了轨道板核心指标参数提取算法，采用最小二乘与RANSAC（RandomSampleConsensus）相结合的算法进行承轨面的拟合，得到了较好的平面拟合效果。对比最小二乘圆拟合算法与最小圆拟合算法，通过预埋套管圆点云拟合实验，验证了最小圆拟合算法更适用于平面点云的圆孔

5、检测问题，具有更好的套管圆拟合效果。本人郑重声明：所呈交的学位论文，是在导师指导下独立进行研究工作所得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中作了明确说明。本人完全了解违反上述声明所引起的一切法律责任将由本人承担。学位论文作者签名：日期：西南交通大学硕士研究生学位论文第I页摘要CRTSⅢ型轨道板外形尺寸偏差检测属于精密工程测量范畴，传统检测方法已不能满足实际生产需求。拍照式三维扫描系统是机器视觉与结构光技术相结合的产物，具有较高

6、的测量精度与速度，已广泛应用于生产质量控制与工件检测等领域。本文在采用拍照式三维扫描仪获取所需轨道板表面数据的前提下，综合论述了基于拍照式三维扫描技术的CRTSⅢ型轨道板检测方法，提出了间接计算轨道板外形尺寸参数的方法。研究了轨道板标准实体模型建立、点云数据预处理、点云配准、核心指标参数提取等轨道板检测关键技术问题。基于轨道板实测数据，对本文提出的检测方法进行了数据分析与质量评定。本文主要的工作内容如下：1.研究了三维扫描技术原理，综合论述了基于拍照式三维扫描仪的CRTSⅢ型轨道板外形尺寸检测方法与检测流程，进行了轨道板检测

7、系统软硬件选型设计与集成设计。2.在拍照式三维扫描检测技术的基础上，建立了该检测方法所需的轨道板标准实体模型，并在模型上建立了轨道板检测指标特征。根据各检测指标之间的几何关系，间接求得轨道板尺寸参数。3.通过对点云去噪、点云精简、点云拼接、点云配准方法的研究，采用坐标转换的方式进行无重叠区域的点云数据拼接，实现了轨道板表面点云数据与标准轨道板实体模型的精确配准。通过特征裁剪的方法提高了点云数据处理的计算效率。4.针对承轨面参数提取问题，在研究最小二乘算法与RANSAC（RandomSampleConsensus）算法的基础上

8、，结合两种算法对承轨面进行了拟合实验，并取得了较好的拟合效果。针对预埋套管圆参数提取问题，分别研究了最小二乘圆拟合算法与最小圆拟合算法，通过预埋套管圆点云拟合实验对比分析，结果表明最小圆拟合算法具有更好的拟合效果，更适用于平面点云中的圆孔检测。5.总结了轨道板检测的误差来源及影响。设计实验