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原文传递汽车轮胎受载变形三维视觉检测技术

论文题名：	汽车轮胎受载变形三维视觉检测技术
关键词：	轮胎受载变形;三维机器视觉;轮胎压痕检测;图像处理;系统标定
摘要：	轮胎行业在世界范围内一直有严格的性能检测标准，在美国的FMVSS标准，欧盟的ECE标准，国际性的ISO标准，以及我国的GB标准中都对它有详细的规定。由于轮胎的质量关系到生命财产安全，因此必须按照这些标准严格测试，包括进行强度性能试验、无内胎轮胎脱圈试验、高速性能试验、耐久性能试验以及低气压性能试验等。传统的检测仪器因为精度和效率的问题，已日益不能满足检测需求。近年来，针对轮胎的形状轮廓测量，不断有新设备出现，所采用的新技术主要集中在激光检测和X光检测（包括CT）方面。本文将结构光三维机器视觉测量和图像处理技术创造性地运用到轮胎形状轮廓检测领域，用它来测量轮胎的压痕和轮胎受载情况下的轮廓变形，并在文中解决了一些关键技术问题。　　本论文的选题来自于创研科技有限公司与合肥工业大学合作的项目:“轮胎压力分布压阻传感检测分析设备”和“轮胎受载变形三维视觉测量仪器”。本项研究还受到了国家自然科学基金(No.50875074)以及国家863计划项目(No.2009AA04Z114)的经费支持。本文设计的仪器已在中国知名轮胎企业中得到应用，经受住了实践的检验。其中轮胎受载变形三维视觉测量仪器已在厦门正新轮胎公司良好运行两年，轮胎压力分布压阻传感检测分析设备也在佳通轮胎和玲珑轮胎良好使用多年。　　本论文的目的，是研究用于检测轮胎性能参数的机器视觉与图像处理方法，用于评定轮胎质量。包括检测轮胎压痕成像、检测轮胎受载截面变形量等。根据国内外汽车轮胎检测的研究现状，本文介绍了压阻测量阵列系统和三维线结构光系统两套检测方案。本文的主要研究内容和创造性工作如下: 　　 (1)介绍了一种轮胎压阻成像测量系统，研究了其中的压痕数据处理技术，编制了一套压痕测量软件，提出了原始压力矩阵数据的校正与亚像素放大方法、伪彩色压痕的生成方法、压痕的图像处理算法等，包括压痕的预处理、分割和尺寸的测量，特别是提出了一种压痕的包络线提取算法，解决了压痕磨损测量中计算占空比的难题，实现了压痕的自动化测量。　　 (2)参与编制了一套可实现标定和轮胎变形测量的软件，用于课题组设计制造的轮胎受载变形测量仪器。并深入研究了轮胎截面受载变形测量理论，对机器视觉线结构光测量系统作了很多改进。　　 (3)研究了测量系统中影响到系统精度的一些关键数学模型，介绍了向量欧氏空间中基于正交距离的广义直线和广义平面的拟合理论，并给出了求解方法。相对于传统的基于代数距离的拟合方法，不仅提高了精度，而且使得平面直线、空间直线和空间平面的拟合成为本文方法中维数为2或3的几个特例，具有普遍适应的意义。在标定过程中，使用了亚像素算法、椭圆直接最小二乘拟合法以及Heikkila的空间圆心校正模型来提高特征点的定位精度。　　 (4)在研究比较了各种亚像素边缘检测算法和亚像素角点检测算法的基础上，针对测量中可能出现的伪角点，提出了一种新的伪角点修正和亚像素角点检测算法。试验比较了各种可用于测量光条的图像算法，选择了适合测量直线光条的一维检测法，以及适合测量不规则光条的Steger算法，阐述了Steger算法的改进算法，能够大幅提高迭代速度。　　 (5)分析了压阻成像系统标定中地面弹性对传感器输出的影响。给出了一种精度较高的光平面标定技术，提出了一套靶标处理方法，包括靶标的自动定位和特征点编码等。
作者：	刘宁
专业：	测试计量技术与仪器
导师：	卢荣胜
授予学位：	博士
授予学位单位：	合肥工业大学
学位年度：	2012
正文语种：	中文