论文总字数：22792字

摘 要

本文主要介绍一项利用结构光对零件高度进行检测的工业创新设计。

汽油泵轴套安装时必须保证内嵌环低于外环的高度，不同于以往的人工检测，在这里介绍效率更高、更加准确的结构光检测法。

结构光检测所需的主要是远心镜头、500万像素工业相机、检测台基、线激光发射器、图像传感器、计算机等装置。

设计内容主要是将线激光斜打在待测零件表面，相机在正上方拍照，通过图像传感器将图像送入计算机进行分析。设计的关键之处在于对获得的图像进行分析，利用计算机算法自动分析图像并判别机械零件是否合格。对图像处理时，先过滤红色激光线选取图形中间白色圆盘部分的点找到圆心，再过滤白色光线选取红色激光点并将红色激光点分割，再将分割后的激光点拟合成不同直线。图像处理最终要分别在汽油泵轴套的内外环上拟合出上下两条直线，然后将内环的上直线与外环的上直线比较在同一横坐标下的纵坐标值，同时用内环的下直线与外环的下直线比较在同一横坐标下的纵坐标值。

这项设计简单易行、便于操作，适用于大规模工业化生产。

关键词：结构光；线结构光；工业设计；图像处理；C语言

ABSTRACT

This paper introduces an industrial innovation design that uses structural light to detect part height.

Gasoline pump bushings must be installed to ensure that the embedded ring is lower than the outer ring height, different from the previous manual detection, a more efficient, more accurate structural light detection method is introduced.

Structural light detection needs telecentric Lens, 5 million pixel industrial camera, detection platform, line laser transmitter, image sensor, computer and other devices.

The main design is the line of laser slanting the surface of the parts to be tested, the camera in the top of the parts, making image into the computer through the image sensor for analysis. The key to the design is to analyze the obtained image, use the computer algorithm to automatically analyze the image and determine whether the mechanical parts are qualified. The purpose of image processing is fitting out two straight lines on the inner and outer rings of gasoline pump sleeve. and then compare the transverse ordinates of straight lines in the inner ring and outer ring when they are in the same abscissa coordinates.

KEY WORDS：structural light; liner structured light; industrial design; image processing

目 录

摘 要 I

ABSTRACT II

第一章 绪论 1

1.1设计背景及意义 1

1.1.1人工检测的问题分析 1

1.1.2结构光检测分析 1

1.2结构光测量技术简介 2

1.3结构光类型 2

1.3.1点结构光 2

1.3.3多线结构光 3

1.3.4网格结构光 3

1.4设计结构光选择 3

第二章 工件测量原理及方法 4

2.1接触式测量方法 4

2.1.1 三坐标测量仪 4

2.1.2 高度规检测汽油泵轴套安装 4

2.2非接触式测量法 5

2.2.1结构光测量法 5

2.2.2激光三角法 5

2.2.3干涉测量法 5

第三章 结构光三维测量设计 7

3.1设计所需装置及要求 7

3.1.1设计所需装置 7

3.1.2装置选择及要求 7

3.2设计操作步骤及注意事项 9

3.2.1操作步骤 9

3.2.2操作注意事项 10

3.3算法及图像处理 10

3.3.1图像数据录入计算机 11

3.3.2零件圆环圆心找取 11

3.3.3寻找两条激光线的中心线 12

3.3.4 以中心线分割激光点 13

3.3.5直线拟合计算方程 14

3.3.6断点另一边直线求取 14

3.3.7直线比较 15

3.4本章总结 15

第四章 数值模拟 16

4.1找点坐标 16

4.2最小二乘法拟合直线 16

第五章 总结与展望 18

致 谢 19

参考文献： 20

绪论

1.1设计背景及意义

在制造业中，测量技术一直占据着举足轻重的地位。随着时代的进步和发展，现代工业对于制造业的要求也越来越高，特别是对于精细零件的生产检测，无论是安装还是生产都要求工件的精度保证在一个很高的水准。但是目前为止，在机械零件生产安装时还是有很多工厂采用了人工检测的方法，这样的方法已经越来越难以适应时代的要求了。

汽油泵轴套的安装要求是内嵌环必须低于外环的高度，在进行人工检测时，检测工人用专用测量仪表放置在工件上读出数据即可判断工件安装是否合格。这样检测看起来简单方便，实际带有很大的问题，已不足以适应生产需求。

1.1.1人工检测的问题分析

人工检测的问题可以从三个方面来分析。

第一个方面，漏检或者检错造成的损失。工人在进行检测时要读出仪表数据以判断工件是否安装合格，但是人不是机器，一个走神、一个粗心就会导致一个不合格的工件被漏检，这样的后果所付出的代价是巨大的。因为很多汽油泵轴套生产安装的厂家的产品都是出口到东南亚等国家的，如果产品不合格，那么出口国家的公司会要求生产厂家去出口国解决问题，来回的费用，造成的信誉损失等多方面的损失地代价是很大的。具体来说，出口一万件产品中如果有一件不合格品，那么利润甚至比不上损失，甚至就算是百万分之一的不合格率都不能算理想状态。而人工检测的出错率基本上是达不到厂家的要求的，这是第一个方面。

第二个方面，劳动强度。工人检测零件的数量是很大的，就算是一天工作8小时，检测的零件数量也有上万件，等于读表上万次，这样的工作强度是非常大的。而人的工作工作强度一旦过大，那么出错的可能性也就会猛增，造成的后果会相当严重。另外，工作强度大的岗位往往需要的工资也就越高，在这样的情况下，人工检测是得不偿失的。

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