基于线激光的三维测量系统研究与应用

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1、分类号TP24学位代码308学校代码10298密级GK学号3130184硕士学位论文论文题目：基于线激光的三维测量系统研究与应用作者：许冬磊专业：检测技术与自动化装置研究方向：自动检测与控制系统指导教师：陈勇二〇一六年六月学位论文原创性声明本人部重其明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下进行的研究工作所取得的成果。尽我所知，除文中已经特别泣明引用的内容和致谢的地方外，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宛成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中Ｗ明确方式注明并表示感

2、谢。本人完全意巧到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者（本人签名）：乂＾＾口／／年／月日吁学位论文出版授权书本人及导师完全同意《中国博去学位论文全文数据库出化章程》、《中国化秀硕壬学位论＂＂文全文数据库出版章程》（Ｗ下简称章程，见ｗｗｗ．ｃｎｋｉ．ｎｅｔ），愿意将本人的学位沧文提交＂＂中国学术期刊（光盘版）电子杂志社在《中国博壬学位论文全文数据库》、《中国优秀硕击学位论文全文数据库》中全文发亲和从电子、网络形式公开出版，并同意编入ＣＮＫＩ《中国＂知识资源总库》，在《中国博硕去学位

3、论文评价数据库》中使用和在互联网上传播，同意按章＂程规定享受相关权益。论文密级＝＾＞开□保密（年月至年月）（得密的读隹恰女在骑密怠《速守化化拭）丹冬藻作者签名：汁导师签名：Ａ争＾曰ｓｉｌＬ年Ｉ千曰年ｂ月日／致谢时光飞逝，转眼间三年的研究生生涯就要结束了。首先要特别感谢我的导师，陈勇老师。感谢他在课程学习阶段和论文选题、撰写、修改过程中，所给予的意见和建议，这些都倾注着陈老师大量的心血，这里向导师致以真诚的谢意。陈老师严谨的治学态度、孜孜不倦的科研精神、都给予我极大的启迪，是值得终身

4、收藏的财富。谨此，向导师致以最诚挚的谢意！感谢夏则恒、乐康康在7A623学习以及生活上给予的指导和帮助，感谢何冬青、肖绍男、吴航、袁丽英、徐海燕在机电院3420给予我在论文上的远程帮助，感谢马超、李菁菁、浦琳、李帆在生活上给予的帮助。感谢OpenEdv开源电子网提供的技术交流平台，让我结交了来自北方工业大学的网友刘大年，感谢刘大年在论文算法及实验上给予的指导。最后，衷心地感谢我的父母把我抚养成这么大，感谢他们在我人生道路上给予的关怀与支持，谨此向我敬爱的父母表示最诚挚的感谢！我会在以后的生活中好好努力，继续前进！

5、摘要随着科学技术的发展与生产工艺的不断进步，三维激光扫描测量技术在各行各业中得到了广泛的应用，如应用在机械零部件的3D扫描与模型重建、焊接自动化中焊缝的检测、机器人的定位导航与地图重建以及障碍物检测与规避安防等方面。三维激光扫描测量技术作为一种非接触式光学测量方法，具有效率高、速度快、准确性高以及非接触的特性，正逐步成为当前三维测量领域的一个重要研究分支。为了克服传统激光扫描测量系统体积大、价格高的缺陷，本文搭建了一套由pcDuino8硬件板卡、单片机、线激光发射器、液晶显示屏、步进电机和摄像头组成的低成本线激光

6、扫描测量系统，完成了整个系统的硬件设计和软件编写。基于QtCreator平台，利用OpenCV完成了对线激光条纹的图像处理和各点的坐标转换，采用OpenGL实现对被测物点云的重建。针对线激光条纹中心提取的问题，分析了常用的激光条纹中心检测算法，提出了基于阈值迭代的极值法和加权灰度重心法相结合的提取算法，取得了理想的提取效果。接着用线激光扫描系统对多个物体进行了扫描实验，物体表面均被很好地复原，验证了整个扫描系统算法的准确性，并从多个方面分析了系统测量误差的原因。将线激光扫描测量系统作为一种三维测距传感器，应用到室

7、内移动机器人三维立体避障中，为了进一步提升测量系统的效率，对线激光图像处理算法进行了改进。并基于障碍物表面激光条纹信息的避障方法，在室内环境下进行了移动机器人避障实验，实验结果验证了该方案的可行性。关键词：激光扫描；模型重建；坐标转换；中心提取；避障iResearchandApplicationofathree-dimensionalMeasuringsystemBasedonLiner-laserAbstractWiththedevelopmentofscienceandtechnologyandthecont

8、inuousprogressofproductiontechnology,3Dlaserscanningtechnologyhasbeenusedwidelyinalltradesandprofessions,suchasappliedtothe3Dscanningandmodelreconstructionofmechanicalparts,weldingseamdet