微细管道内壁缺陷检测系统精度控制技术研究

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1、微细管道内壁缺陷检测系统精度控制技术研究Researchonprecisioncontroltechnologiesfordetectionsystemofdefectsinsidesmallpipes学科专业：仪器科学与技术研究生：魏东梁指导教师：曾周末教授吴斌副教授天津大学精密仪器与光电子工程学院二零一五年十二月摘要随着中国制造业的快速发展，微细管道管内形貌及缺陷检测技术在工业制造和质量控制领域的需求越来越高。但是，常规管道检测方法并不适合直径10mm左右或更小的微细管道的检测，而目前的微细管道检

2、测方法如工业内窥镜和微型管道机器人等，则存在一些不足，不能满足工业大规模自动化检测的需要。本文将视觉检测技术与工业机器人技术相结合，研究一种可实现自动、快速、高精度、非接触的检测微细管道管内形貌及缺陷的检测方案。在实验室前期研究的基础上，完善了系统测量方案，并从系统精度控制的角度，对视像管与待测管的非对中问题进行了深入研究，研究了合适的精度控制方案，以提高系统的测量精度。最后通过实验验证精度控制方案的可靠性。论文完成的主要工作包括：1、在了解微细管道内部形貌及缺陷检测技术在现代工业的重要作用以及国内外

3、现有的管道检测技术方案的基础上，分析了目前微细管道检测方法的不足及应用的局限性，明确了本文的研究内容。2、介绍了目前微细管道检测系统的主要组成和工作原理，分析和比较了前期搭建的固定式检测系统和柔性检测系统，指出了系统目前存在的局限性问题。3、视像管和被测管道的对中问题是决定系统检测精度的关键问题。分析了固定式和柔性测量系统通过设备姿态调整实现视像管和被测管道的对中的精度控制方案，明确了该方案的不足，进一步提出了通过间接的图像畸变矫正来实现测量精度控制的新思路。4、开展了微细管道内壁展开图像畸变矫正技术

4、研究，分析了内壁展开图像的纵向畸变和横向畸变的产生机理，建立了合适的数学模型，提出了适合本检测系统的图像畸变矫正方案。5、对微细管道内壁形貌及缺陷检测系统进行了误差分析，通过实验验证了所研究的系统精度控制方法。关键词：微细管道视觉检测精度控制姿态调整图像畸变矫正ABSTRACTWiththerapiddevelopmentofmanufacturing,detectiontechnologyofdefectsinsidesmallpipesisbecomingmoreandmoreimportanti

5、nthefieldofindustrialmanufacturingandqualitycontrol.However,theconventionaldetectionmethodforpipelineisnotsuitablefordetectingsmallpipeswithdiameterofabout10mmorless,andforthecurrentseveralusefuldetectionmethodsforsmallpipes,suchasindustrialendoscopeand

6、in-pipemicrorobots,therearestillsomedeficienciesandapplicationlimitationsandtheycannotmeettheneedsofindustriallarge-scaleautomationtesting.Withthecombinationofthevisualinspectiontechnologyandindustrialrobottechnology,thispaperresearchesadetectionsystemf

7、ordefectsinsidesmallpipestorealizeautomatic,fast,highaccuracy,non-contactdetecting.Basedonpreviouslaboratorystudies,thispaperfocusesontheimprovementofmeasurementsystemandputsforwardsuitableprecisioncontrolschemestosolvetheproblemofmisalignmentbetweensig

8、ht-pipe’saxisandpipe’saxisandimprovemeasuringaccuracyofthesystem.Finally,experimentswereconductedtoverifytheprecisioncontrolscheme.Themainworkaccomplishedinthispaperincludesthefollowing:1.Afterunderstandingtheimportanceofinternal