便携式在线裂缝测宽系统的研制

论文摘要

论文针对目前能大范围检测裂缝的设备体积庞大不便于携带且部分需要人工读数的缺点，结合光电检测技术、嵌入式系统和图像处理技术，研制了一种基于ARM的便携式在线裂缝测宽系统。论文主要完成了系统硬件和软件两部分设计，具体研究内容如下：（1）系统硬件的实现：包括光学成像系统、图像采集显示系统、红外测距系统、照明系统和机械机构的设计。光学成像系统采用可切换的成像系统来满足近距离检测和远距离检测的测量要求；选用CMOS作为图像传感器，用ARM来进行图像处理；选择用LED灯来代替白炽灯；改造Leica的红外测距仪将其作为红外测距系统集成到系统中。（2）系统软件的开发：根据裂缝检测系统的测量原理和检测要求，将汇编语言和C++语言这两种编程方法结合起来编写图像测量软件，使用C++语言来编写整体框架，而使用汇编语言来编写各个局部模块，图像测量软件主要完成图像采集、图像预处理和图像测量三个功能。（3）系统的测试实验与分析：对裂缝检测系统的测量范围、测量精度进行了实验分析，并完成了系统的误差分析和不确定度分析。实验结果表明该系统观测距离的范围接近0～100m，在观测距离小于2m时，测量范围0～10mm，分辨率优于0.02mm；在观测距离为2m-100m时，分辨率优于0.5mm。

论文目录

• 致谢
• 摘要
• Abstract
• 图清单
• 表清单
• 1 绪论
• 1.1 课题研究的目的和意义
• 1.2 研究现状
• 1.2.1 裂缝检测方法的研究现状
• 1.2.2 摄影检测法的研究现状
• 1.3 主要研究内容
• 1.4 本章小结
• 2 系统总体方案设计
• 2.1 裂缝宽度检测的原理与系统总体方案
• 2.2 裂缝检测系统的硬件方案
• 2.3 裂缝检测系统的软件方案
• 2.4 本章小结
• 3 硬件系统设计
• 3.1 光学成像系统设计
• 3.1.1 显微成像系统设计
• 3.1.2 望远成像系统设计
• 3.2 图像采集显示系统设计
• 3.3 红外测距系统设计
• 3.4 照明系统设计
• 3.5 机械结构系统设计
• 3.6 标准标尺的设计
• 3.7 本章小结
• 4 软件系统设计
• 4.1 图像采集模块设计
• 4.2 图像预处理模块
• 4.2.1 图像灰度化
• 4.2.2 阈值分割
• 4.2.3 孤立点去除
• 4.2.4 数学形态学处理
• 4.3 图像测量模块
• 4.3.1 图像测量
• 4.3.2 图像标定
• 4.4 本章小结
• 5 实验与分析
• 5.1 光学成像系统测量实验
• 5.1.1 显微成像系统的测量实验
• 5.1.2 望远成像系统的测量实验
• 5.2 标定实验
• 5.3 精度实验
• 5.3.1 显微系统的精度实验
• 5.3.2 望远系统的精度实验
• 5.4 测量结果的不确定度分析
• 5.4.1 标尺法测量结果的不确定度分析
• 5.4.2 测距法测量结果的不确定度分析
• 5.5 系统误差分析
• 5.6 本章小结
• 6 总结与展望
• 6.1 总结
• 6.2 展望
• 参考文献
• 作者简历