基于面结构光的刀具几何参数测量技术研究

《基于面结构光的刀具几何参数测量技术研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、分类号：TH74密级：UDC：620编号：201421202088河北工业大学硕士学位论文基于面结构光的刀具几何参数测量技术研究论文作者：刘佳斌学生类别：全日制学科门类：工学学科专业：机械工程指导教师：李铁军职称：教授DissertationSubmittedtoHebeiUniversityofTechnologyforTheMasterDegreeofMechanicalEngineeringRESEARCHONTOOLGEOMETRYPARAMETERMEASUREMENTBASEDONSURFACESTRUCT

2、URELIGHTbyLiuJiabinSupervisor:Prof.LiTiejunMay2017原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下，进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本学位论文不包含任何他人或集体已经发表的作品内容，也不包含本人为获得其他学位而使用过的材料。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人或集体，均已在文中以明确方式标明。本学位论文原创性声明的法律责任由本人承担。学位论文作者签名：日期：关于学位论文版权使用授权的说明本人完全了解河北工业大学关于收集、保存、使用

3、学位论文的以下规定：学校有权采用影印、缩印、扫描、数字化或其它手段保存论文；学校有权提供本学位论文全文或者部分内容的阅览服务；学校有权将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索、交流；学校有权向国家有关部门或者机构送交论文的复印件和电子版。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论文作者签名：日期：导师签名：日期：摘要随着制造业的迅猛发展，高效切削刀具在先进制造技术中显得格外重要，而刀具合理的几何形状和几何参数会直接影响刀具的使用寿命和产品的加工质量，传统的刀具测量方式只能获得刀具边缘的二维投影图像，不能反映

4、刀具表面完整的几何形状以及有无缺陷，具有一定的局限性。因此本文提出通过面结构光三维测量技术得到刀具的三维模型，并对其几何参数进行测量。本文将围绕面结构光测量技术中的相位展开技术、CCD摄像机和投影仪标定技术、刀具转台标定技术、刀具点云拼接技术以及滤波处理技术等问题进行展开，主要进行了以下几个方面的研究：本文首先提出了本课题的研究背景及意义，即通过面结构光三维测量技术对刀具几何参数进行测量，并针对该技术中传统的系统模型存在的不足，提出采用改进的模型对刀具进行测量。接着对几种相位展开算法进行了详细的研究，最终选择五频相位展

5、开法作为本文主要的展开算法。其次，对CCD摄像机标定时涉及到的参考坐标系进行了介绍，并对CCD摄像机针孔模型和镜头畸变数学模型进行了介绍。随后针对系统标定精度与整个系统的测量精度密不可分，基于张正友标定法，提出采用50%灰度棋盘格和黑白棋盘格对CCD摄像机和投影仪进行联合标定的形式。再次，对刀具点云旋转拼接进行了详细研究，建立了刀具点云拼接模型，并提出了采用棋盘格标定板对刀具转台坐标系的原点和轴标定的方法，通过刀具点云旋转拼接实验验证了刀具转台能够有效实现刀具点云的拼接。然后，论述了滤波处理在刀具测量系统中的重要性，滤

6、除噪声成为必不可少的环节。分析了经典的图像滤波方法优缺点，并具体介绍了本文所采用的滤波方法，通过实验验证了基于DFT的频率域滤波方法的有效性。最后，搭建了实验平台，对刀具进行了面结构光三维测量实验，总结了刀具测量实验的具体步骤，通过实验重建出了刀具三维模型，并对刀具测量结果进行分析，实验结果表明本文使用的方法可以准确有效对刀具的参数进行测量，为其他复杂刀具的测量奠定了基础。关键词：面结构光刀具几何参数测量相位展开联合标定点云拼接IABSTRACTWiththerapiddevelopmentofmanufacturin

7、gindustry,highefficiencycuttingtoolsareveryimportantinadvancedmanufacturingtechnology.Thereasonablegeometryandgeometricparametersofthetoolwilldirectlyaffectthetoollifeandproductprocessingquality.Thetraditionaltoolmeasurementmethodcanonlyobtain2Dprojectionimageof

8、cutteredge,butnotreflectthecompletegeologicalshapeanddefectoftoolsurfacewithcertainlimitations.Inthispaper,3Dmodelofcuttingtoolisobtainedby3Dmeasurementofsurfacestruc