面向基站线束设备的增强现实注册与装配状态检测

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1、广东工业大学硕士学位论文（工学硕士）面向基站线束设备的增强现实注册与装配状态检测林思源二○一八年六月分类号：学校代号：11845UDC：密级：学号：2111501120广东工业大学硕士学位论文（工学硕士）面向基站线束设备的增强现实注册与装配状态检测林思源指导教师姓名、职称：何汉武教授学科(专业)或领域名称：机械工程学生所属学院：机电工程学院论文答辩日期：二○一八年六月三日ADissertationSubmittedtoGuangdongUniversityofTechnologyfortheDegreeofMasterofScience(MasterofEngineeringScien

2、ce)AugmentedRealityRegistrationandAssemblyStateDetectionforAntennaBoardCandidate:LinSiyuanSupervisor:Prof.HeHanwuJune2018SchoolofElectromechanicalEngineeringGuangdongUniversityofTechnologyGuangzhou,Guangdong,P.R.China,510006摘要摘要在大型设备生产过程中，设备的电线布线线路越来越复杂，电线安装工序容易产生差错，且布线质量检测环节繁琐复杂，而在增强现实环境下的装配辅助系

3、统能有效地给予操作者工作指引，提升设备的良品率。虽然目前基于人工标识的增强现实注册方法已得到了广泛的研究，但是，现有增强现实注册方法在实际工业生产环境的应用仍有很大的局限性。针对这些问题，本文结合基站线束设备生产中布线的装配和电线装配的状态检测需求，使用增强现实和图像处理技术，在Unity3D的开发环境下，设计并实现工业增强现实装配辅助系统。着重解决在工业应用场景中的三维注册算法和基于实时光学图像的布线准确性检测，具体研究工作如下：（1）研究分析布线装配场景下的工况需求与现有三维注册算法的冲突。研究布线装配场景中出现的多种基本装配状态，设计符合增强现实需求的基站线束设备模型；分析传统人

4、工标识和自然特征点的三维注册原理；以装配场景的工况为基本需求，分析两种注册方案在装配场景的优劣性。（2）提出一种基于方形边框标识的三维注册方法。以人工标识和自然特征点在三维注册中的特性，设计一类黑色方形边框包围自然纹理的平面标识；通过图像预处理方法提取出标识的边缘，以固定角度扫描线得到标识的四个关键点；运用ORB算法求取关键点顺序用于求解摄像机位姿，实现方形边框标识的三维注册；引入前向后向光流法，跟踪预测模型位移及标识区域，优化三维注册效率及增强现实的稳定性，缩小标识检索范围。设计增强现实注册实验，验证三维注册算法的实时性和有效性。（3）研究并实现基于彩色图像的电线装配状态检测。由标识

5、获取工序检测区域图像；经过RGB颜色空间分析检测关键区域中背景和目标电线的颜色特征后，针对目标电线的颜色特性设计动态阈值算法分离电线和背景；以像素沉淀的方式统计分析电线分布状态，设计二进制编码规则量化电线分布信息，完成工序检测算法。综合三维注册与布线工序检测算法进行工业增强现实装配辅助系统实验。在装配场景范围为70×125cm，图像分辨率为1280×720p的条件下，系统在装配场景中的注册效率可达24.51ms，工序检测效率可达26.36ms。运行速度满足增强现实实时性的需求，适用于基站线束设备的布线装配环境。关键词：增强现实；三维注册；图像处理；辅助装配；工序检测I广东工业大学硕士学

6、位论文ABSTRACTIntheproductionprocessoflarge-scaleequipment,Complexwiringmakesiteasytomakeanerrorwithwiringinstallation,andthewiringqualityinspectionisverbose.Theauxiliaryassemblysystemintheaugmentedrealityenvironmentcangivetheoperatorguidanceeffectivelyandimprovetheyieldoftheequipment.Althoughthecu

7、rrentaugmentedrealityregistrationmethodbasedonartificialmarkerhasbeenresearchextensively,theexistingaugmentedrealityregistrationmethodstillhasagreatlimitationinthepracticalindustrialenvironment.Inordertosolvetheseproblems,pa