軌道測(cè)量裝置激光光斑中心定位*

許海翔 李哲一 吳峰崎 龔 文 劉玉明

上海市特種設(shè)備監(jiān)督檢驗(yàn)技術(shù)研究院 上海 200062

0 引言

傳統(tǒng)起重機(jī)的軌道測(cè)量存在受環(huán)境變化影響大、精度低、勞動(dòng)強(qiáng)度高及安全性較差等缺陷，本文研制了軌道激光測(cè)量裝置，開(kāi)發(fā)了軌道測(cè)量小車(chē)及控制分析軟件，以實(shí)現(xiàn)軌道的自動(dòng)化測(cè)量和數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)分析。測(cè)量裝置[1-3]的測(cè)試精度由2方面決定：一是測(cè)量小車(chē)的姿態(tài)能夠真實(shí)反映軌道的空間尺寸變化情況；二是光斑圖片的計(jì)算中心點(diǎn)能夠準(zhǔn)確定位激光發(fā)射器的中心軸線(xiàn)。前者通過(guò)合理設(shè)計(jì)測(cè)量小車(chē)的軌道夾緊機(jī)構(gòu)及行走機(jī)構(gòu)保證小車(chē)行走姿勢(shì)穩(wěn)定可靠；后者根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)條件等多方面因素設(shè)計(jì)光斑中心算法，故光斑中心位置是決定軌道測(cè)量精度的關(guān)鍵指標(biāo)。

目前比較常用的光斑中心定位法有質(zhì)心法、圓擬合法、Hough變換法、空間矩法[4-6]等，這些算法在檢測(cè)精度、速度和抗干擾性上都存在不足。灰度質(zhì)心法對(duì)于均勻光斑能夠較準(zhǔn)確定位，計(jì)算速度快、抗干擾能力差，對(duì)于復(fù)雜情況實(shí)際圖像，定位精度很差，且只能定位中心，不能計(jì)算半徑。Hough變換圓檢測(cè)是目前應(yīng)用最為廣泛的方法之一，其可靠性高，對(duì)噪聲、變形、部分區(qū)域殘缺、邊緣不連續(xù)等有較好的適應(yīng)性，缺點(diǎn)是計(jì)算量大，需對(duì)參數(shù)空間離散化，限制了檢測(cè)精度。另外，參數(shù)空間得票最高的點(diǎn)未必唯一，選擇不同點(diǎn)得到的圖像空間曲線(xiàn)差異較大。圓擬合法時(shí)間復(fù)雜度較小，運(yùn)算的精度較高，算法速度較快，但其抗干擾能力較差。……