Введение к работе
з
Актуальность темы. Дальнейшее развитие многих отраслей промышленности непосредственно связано с внедрением высоких технологий и, в частности, роботосистем. Современные требования, предъявляемые к подобным системам, заключаются в их очувствлении и, прежде всего, в оснащении их техническим зрением.
Одним из наиболее эффективных подходов к созданию систем технического зрения является цифровая фотограмметрия. Однако многие аспекты цифровой фотограмметрии нуждаются в дальнейшем изучении. В частности, своего решения требует задача создания автоматических технологий исследований геометрических характеристик инженерных конструкций бесконтактными фотограмметрическими методами.
Создание универсальных систем технического зрения, подобных зрению человека, представляется в настоящее время задачей непреодолимой сложности, как по алгоритмизации решения, так и по аппаратно-техническому обеспечению. Поэтому в последнее время наметилась тенденция создания специализированных систем, учитывающих дополнительную информацию об объекте, например, о его форме, что позволяет повысить их надежность и быстродействие.
Довольно часто в технологических процессах возникает необходимость исследований объектов геометрически правильной формы, представляющих собой поверхности вращения, в частности, цилиндры. Примером таких исследований являются: определение отклонений проектного радиуса от фактического при автоматической обработке деталей цилиндрическое' !' -рмы; определение деформаций цилиндрических конструкций, таких как трубы, нефтехранилища или архитектурные элементы; метрологическая экспертиза размеров и формы цилиндров; контроль состояния поверхностей; классификация и сортировка готовых деталей в машиностроении. Кроме того, цилиндр можно рассматривать, как геометрический примитив, входящий в конструкцию объекта более сложной формы. Его геометрические характеристики в этом случае используются для определения параметров таких конструкций.
Применение методов цифровой фотограмметрии при исследовании инженерных объектов цилиндрической формы может обеспечить полную автоматизацию определения их геометрических характеристик.
При внедрении в производственные процессы промышленных роботов актуальной является научная задача разработки полностью автоматической технологии бесконтактного исследования объектов цилиндрической формы по цифровым изображениям.
Методы исследований. Анализ и научное обобщение литературных источников; статистический анализ, математическое моделирование цифровых изображений с использованием аппарата случайных функций и их
оптимизация; экспериментальная проверка результатов моделирования м апробация разработанных алгоритмов по макетным и реальным цифровым снимкам.
Научная новизна работы состоит в следующем:
1.Предложен способ фильтрации цифровых изображений на основе применения математического аппарата случайных функций и метода отыскания наилучшего скользящего среднего из значений интенсивности в пикселах.
2.Предложен новый подход к определению динамического критерия порогового разделения изображения на фон и объект с учетом статистической оценки размера объекта в строке.
3.Обоснована возможность применения способа автоматического определения элементов цилиндра по бинарным снимкам. Предложен метод определения весовых коэффициентов в соответствующих уравнениях.
4.Разработан способ определения координат точек на физической поверхности цилиндра без маркирования с использованием значений элементов цилиндра на основе корреляционного метода отождествления соответственных точек в направлении радиуса.
Практическая значимость работы состоит в том, что на основе выполненных исследований разработана полностью автоматическая технология исследования цилиндрических объектов методами цифровой фотограмметрии без маркирования точек на поверхности. Разработанная технология позволяет в режиме реального времени уточнять значение радиуса цилиндра в заданном сечении, строить профили по направлению образующих цилиндра и создавать цифровые модели микрорельефа поверхности цилиндра в области деформации или нарушения целостности.
Основные результаты диссертационной работы в виде
соответствующего программного обеспечения внедрены в учебный процесс
в Российском университете дружбы народов, о чем свидетельствует акт о
внедрении. . .
Апробация работы. Основные положения диссертации были доложены на XXXI Научной конференции профессорско-преподавательского состава Инженерного факультете РУДН в 1995 году, на 51-ой Научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых МГУГиК в 1996 году, на 52-ой Научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых МГУГиК в 1997 году и на XXXIII Научной конференции РУДН "Проблемы теории и практики в инженерных исследованиях" в 1997 году.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 5 статей.
Структура и объем. Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения, списка литературы из 57 наименований, в том числе 27 на иностранных языках и приложения (акт о внедрении в учебный процесс).
Общий объем работы составляет 131 Страницу машинописного текста, содержит 36 рисунков и 5 таблиц,