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《南京林业大学》 2017年
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基于激光扫描技术的实木板材孔洞双面检测装置的设计

翟菲菲  
【摘要】:二十世纪九十年代,一种全新的测量手段开始崭露头角,即三维激光扫描技术。在测量过程中,激光以设定的速度扫描待测目标的表面,采集待测目标表面的三维点云数据。通过对采集数据的后续处理,从而得到目标的三维轮廓信息。近些年来,三维测量技术发展迅猛,被广泛应用于测绘测量、产品的逆向工程、模具设计等众多领域。国内对实木板材表面缺陷的检测仍停留在二维的阶段,且停留在单面检测的阶段。本文将激光轮廓扫描技术应用于实木板材的孔洞缺陷检测方面,设计了一套实木板材孔洞双面检测装置,实现对实木板材表面轮廓点云数据的采集。然而,三维激光轮廓扫描仪采集的原始数据不仅存在非常多的噪声,而且其密度一般也非常大。因此,为了保证点云数据后续曲面重构过程的精度、简度和速度,要对原始点云数据进行预处理。通过对采集到的点云数据特点进行分析,其为点云分布规则的扫描线类型数据,本文着重对其进行了平滑和精简操作,最终完成曲面重构。本文主要从以下三个方面进行了研究。1.实木板材孔洞双面检测装置的设计。在了解激光轮廓扫描技术测量原理的基础上,设计并搭建了以Chroma+Scan3350型扫描仪、伺服电机、步进电机、PLC、行程开关等组成的检测装置。2.点云预处理研究。在分析点云数据的噪声来源的基础上,对噪声数据进行分类,并依次滤除,给出了异常点常见的去除方法,如直观检查法、曲线检查法、弦高差方法。分析了几种数据平滑方法,如中值滤波、均值滤波、高斯滤波、小波滤波。选取小波滤波进行数据平滑,达到了较好的滤波效果。通过对角度-弦高联合法和曲率采样精简法两类精简方法的比较,最终采用了曲率采样精简法来对扫描线类型数据进行简化。3.点云曲面重建。采用基于NURBS进行曲面重构,给出了NURBS曲面重构的基本原理,阐述了利用Matlab进行曲面重建的过程,最终实木板材表面的点云数据进行了曲面重建,真实地还原了实木板材的表面状态以及孔洞信息。提出了一种边界点自动检测算法,对实木板材表面点云数据进行孔洞定位和大小确定。
【学位授予单位】:南京林业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TS67;TN249

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