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测距基于激光测距大口径钢管焊速检测系统设计如何

收藏本文 2024-02-22 点赞:6432 浏览:18122 作者:网友投稿原创标记本站原创

摘要:激光作为主动测量的媒介,在工业检测和实际生活中有着广泛的运用。近年来,图像传感器被引入激光测量系统,利用图像处理技术浅析被测物体的激光图像,获取更为精确的距离信息,使测量系统的运用范围得到了扩展。本论文针对大口径厚壁钢管焊接速率的实时检测不足,开展了基于激光图像的焊料表面位移变化实时检测系统设计。通过浅析激光的传播特性和图像处理的相关技术,提出了基于激光图像的位移测量策略。采取呈一定夹角的两束激光照射被测物体,利用图像传感器采集被测物体表面反射的激光光斑图像,通过上位机对图像的浅析处理获得两个激光光斑的间距,拟合出光斑间距与被测距离之间的数学联系。为实现上面陈述的测量策略,选择532nm的绿色激光器和CCD图像传感器,设计了基于MC9S12XS128单片机为制约核心的硬件电路,采取视频解码芯片TVP5150进行A/D转换,利用AL422B作为FIFO进行数据缓冲。运用MATLAB平台设计图像处理算法,将下位机上传的图像经二值化及中值滤波等预处理,利用圆拟合算法计算出图像光斑中心间距值,由此拟合出该间距与位移间的联系表达式。实际测量中,将实时测得的光斑间距代入拟合联系式求出位移量,前后位移的变化量除以所用时间就得到了焊接速率。本论文设计了光斑间距、位移量及焊接速率的上位机实时显示界面,可根据实际加工条件设置不同焊接环境。在PC机上预留了焊速反馈信息的串口,可以根据焊速的变化对电机转速实时校正。通过对不同检测环境和位移量的实际测量,证明本论文设计的系统可实时检测200cm-500cm范围内的位移量变化,测量误差小于2cm。该系统具有非接触、方便、快速、低成本、稳定的特点,具有一定的利用价值。关键词:激光测距论文图像处理论文最小二乘论文焊速检测论文

    摘要4-5

    Abstract5-8

    1 绪论8-16

    1.1 课题的提出8-9

    1.2 激光测距的国内外探讨近况9-14

    1.3 论文的主要探讨内容14-16

    2 激光的基本特性及相关处理技术介绍16-25

    2.1 激光的物理特性16-17

    2.2 激光器的分类17

    2.3 激光测距的基本原理17-19

    2.4 测距系统中的图像处理技术19-23

    2.5 基于最小二乘法的数据回归浅析拟合原理23-25

    3 焊速检测原理及其检测系统设计25-38

    3.1 检测系统光路设计原理25-27

    3.2 系统硬件设计案例27-29

    3.3 系统元器件选择29-32

    3.3.1 图像传感器29-30

    3.3.2 视频码流速率30

    3.3.3 制约器30-32

    3.4 系统工作原理32-34

    3.5 驱动制约电路34-35

    3.6 电源电路35-38

    3.6.1 电源升压电路36

    3.6.2 稳压电路36-38

    4 检测系统软件设计38-56

    4.1 软件系统及开发环境简述38-39

    4.2 单片机初始化39

    4.3 图像采集39-44

    4.4 上位机软件设计44-45

    4.5 图像预处理45-47

    4.5.1 二值化45-46

    4.5.2 中值滤波46-47

    4.6 光斑搜索与提取47-48

    4.7 中心提取与距离计算48-52

    4.7.1 算法选择48-50

    4.7.2 算法描述50-52

    4.8 基于最小二乘的曲线拟合52-54

    4.9 显示窗口54-56

    5 测试系统的优化及其结果浅析56-80

    5.1 测试系统组建56-58

    5.2 测试系统的优化58-65

    5.2.1 激光器选择58-59

    5.2.2 激光束入射角59-61

    5.2.3 激光束光斑尺寸61-63

    5.2.4 光斑形状63-65

    5.3 测试结果及其浅析65-77

    5.3.1 测试精度及线性拟合度65-73

    5.3.2 重复性73-77

    5.4 误差浅析77-80

    结论80-81

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