基于计算机视觉的水火弯板线变形测量系统的设计与实现.pdfVIP

第 26卷 第l期 武淡理工太学学报(詈 藿盖) Vo1．26 No．1 2O02年2月 Journal of Wuhan University of Technology Feb．2002 (Transportation S~-ienee＆Enginee ring) 基于计算机视觉的水火弯板线变形 测量系统的设计与实现 向祖权 张庆英 王呈方 (武汉理工大学交通学院 武汉 430063) 摘要：擦讨了在水火弯板工艺过程中的各种线变形测量方法．提出了基于计算机视觉测量技术的 新的刮量方法．文中阐述了这一测量系统的设计技术与实现方法．重点介绍了图像采集、摄像机标 定、特征提取以及参数的求解． 关键词 计算机视觉：线变形；摄像机标定；水火弯板 中圈涪分类号：U671．3 水火弯板是加工复杂曲度船体外板的一项重 方法，来测量出进行一次水火加工后线位移的大 要工艺方法．目前，该工艺主要是依靠有经验的老 小，是水火弯板自动化研究的重要内容之一．笔者 工人，通过手工操作来实现，这种加工方法劳动强 所采用的图像测量方式，属于非接触式测量，它可 度大、生产效率低、加工精度低．随着造船数控技 以消除由于仪器与标记块之间的接触不当而引起 术的发展，当前迫切需要解决的重大课题就是通 的误差．采用摄像机或数字照相机．将加工前后的 过计算机技术和数控技术来实现船体外板加工的 钢板的图像采集下来，通过图像采集卡输入计算 自动化．其关键问题之一是要解决水火弯板过程 机进行处理，算出给定两点的距离变化，从而对其 中各种因素对成型效果的影响，为了找出与成型 线变形做出分析． 效果之间的定量关系．必须精确测量出在各种影 响因素作用下钢板的各种变形量．线变形就是其 1 求解问题的思路 中的一种． 在以往的研究中，为了测量出进行一次水火 需要解决的问题就是要运用计算机视觉技术 来测量两选定点之间的距离．这两点对称于加热 加工后线位移的大小，人们果用了许多种测量方 线布置．如图1所示 法，但测量的精度都不高．其主要原因是在钢板上 做标记具有一定的难度．一种考虑是在钢板上贴 采集被测钢板上给定部位的图像，并输入计 算机中、通过笔者开发的图像测量软件，进行正确 一 块合金磁铁．测量弯板前后磁铁距离的变化、但 是由于火烧水冲，很难保证磁铁位置的固定不变． 地处理，把二维的图像信息转换为三维的空问坐 另一种考虑是在钢板上钻坑，用带液晶显示的游 标．然后利用空问两点之问的距离公式求得所划 标卡尺来测．但由于坑底为锥面．与游标卡尺的接 两点之问的距离值 触无法稳定，即便采用经特殊处理的尖测头游标 书尺．一般也很难达到所要求的精度．大连理工大 2 图像测量软件的设计与实现 学在研究中，是在加热线的两侧对称地打上一排 洋冲眼，然后用手持式应变仪米测量线位移，但测 目前，常用的计算机视觉三维感知和测距技 量结果的精度也很难保证、寻找一种合适的测量 术可分为被动立体测定技术和主动立体测定技 收稿Ⅱ l：200l—l2·ll 向机权：男，27 、硬士．主要研究领域为船舶先进测量挫术 弟 1斯