基于結(jié)構(gòu)光的輪廓測量技術(shù)研究與應(yīng)用.pdf

1、基于結(jié)構(gòu)光的輪廓測量技術(shù),屬于機(jī)器視覺的一個分支,在過去的三十年中,國內(nèi)外均有研究,并在理論上取得突破,在實(shí)踐中應(yīng)用也越來越多。這項技術(shù)始于20世紀(jì)八十年代,德國Mnuich-Karlsfeld的M.A.N光學(xué)測量技術(shù)中心率先使用光學(xué)相移干涉法(PhaseShiftInterferometry,PSI)實(shí)現(xiàn)了變形測量和振動分析,開創(chuàng)了光學(xué)相移測量的先河。而在1986年,該中心的Dr.Breuckmann研究員將PSI技術(shù)引入三維形貌測量

2、,形成了一種新的三維形貌測量技術(shù):相位測量輪廓術(shù)(PMP)。自此之后,光學(xué)三維測量開始應(yīng)用于工業(yè)檢測,文物數(shù)字化,逆向工程,快速成形等領(lǐng)域,并廣泛應(yīng)用。
　　基于結(jié)構(gòu)光的輪廓測量技術(shù),因其非接觸性、自動化程度高、精度高、速度快、數(shù)據(jù)量大、測量靈活性好等特點(diǎn),已經(jīng)在市場上取得了商業(yè)上的成功,并顯示出巨大的市場潛力。其非接觸性的特點(diǎn)擁有傳統(tǒng)的接觸式檢測無法企及的優(yōu)勢,而且未來相機(jī),顯卡等硬件性能會越來越好,價格也越來越低,使結(jié)構(gòu)光測量

3、系統(tǒng)的成本下降,使結(jié)構(gòu)光測量系統(tǒng)對比于傳統(tǒng)的接觸式測量技術(shù)如三坐標(biāo)測量機(jī)的差距會逐漸縮小。結(jié)構(gòu)光測量技術(shù)對應(yīng)的產(chǎn)品,如德國的GOM系列產(chǎn)品,價格貴,國內(nèi)的許多中小企業(yè)無力購買。研發(fā)國有產(chǎn)品,提高產(chǎn)品的精度,增加國有產(chǎn)品的競爭力,對我們裝備制造業(yè)會有非常大的促進(jìn)作用。因此,結(jié)構(gòu)光測量技術(shù)市場前景良好,潛力巨大,其研發(fā)對我國的工業(yè)發(fā)展具有十分重要的意義。
　　本文首先對常用的基于結(jié)構(gòu)光的輪廓測量技術(shù)進(jìn)行理論研究與分析,包括相機(jī)標(biāo)定、結(jié)

4、構(gòu)光條紋、相移技術(shù)、高度計算、數(shù)據(jù)注冊與處理等。在此基礎(chǔ)上利用外差相位正弦光柵技術(shù)和立體視覺原理相結(jié)合,開發(fā)出一套高精度的雙目3D測量系統(tǒng)。實(shí)驗(yàn)表明該套系統(tǒng)速度快、精度高、能夠完成復(fù)雜自由曲面的測量工作,特別適用于文物造型、工件檢測。測量數(shù)據(jù)密度大、分辨高、自由擴(kuò)展性好、數(shù)據(jù)完整可靠。
　　其次,本文重點(diǎn)對三維視覺測量理論中的相機(jī)標(biāo)定和結(jié)構(gòu)光條紋進(jìn)行實(shí)驗(yàn)分析與驗(yàn)證,比較各種現(xiàn)有理論的特點(diǎn),為結(jié)構(gòu)光測量系統(tǒng)的開發(fā)提供指導(dǎo)。