輪廓法三維形貌測(cè)量研究.pdf

1、隨著產(chǎn)品需求的多樣化及先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展，對(duì)復(fù)雜結(jié)構(gòu)的測(cè)量需求不斷增長(zhǎng)。在應(yīng)對(duì)復(fù)雜的測(cè)量任務(wù)時(shí)，傳統(tǒng)的針對(duì)長(zhǎng)度、角度、直線度和平面度等的測(cè)量方式，其局限性日益突出。在真實(shí)的世界中，物體均以三維幾何體的形式存在，當(dāng)簡(jiǎn)單的幾何量的測(cè)量不能滿足特定測(cè)量需求時(shí)，對(duì)復(fù)雜結(jié)構(gòu)的測(cè)量都將歸結(jié)為對(duì)物體的三維形貌測(cè)量。
　　輪廓法三維形貌測(cè)量技術(shù)是通過(guò)將平行光投射到待測(cè)物體的表面，而待測(cè)物體位于步進(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)平臺(tái)上，最后利用遠(yuǎn)心鏡頭的平行投影來(lái)獲取待

2、測(cè)物體的正視投影圖。通過(guò)步進(jìn)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)，就可以準(zhǔn)確的獲得待測(cè)物體360°的正視投影圖，通過(guò)對(duì)這些投影圖像的處理，獲取每一個(gè)角度的輪廓線，再使用OpenGL圖元構(gòu)圖法，最終把每個(gè)角度的輪廓線拼接起來(lái)，從而恢復(fù)待測(cè)物體的三維形貌。
　　在本文中，第一章介紹了當(dāng)前比較常用的幾種形貌檢測(cè)的原理和方法，其中重點(diǎn)介紹了與本課題共同點(diǎn)較多的光學(xué)測(cè)量法。同時(shí)，還簡(jiǎn)單介紹了光學(xué)三維形貌的應(yīng)用領(lǐng)域以及目前的研究現(xiàn)狀。第二章詳細(xì)介紹了本測(cè)量?jī)x的關(guān)鍵技術(shù)

3、:遠(yuǎn)心鏡頭的平行投影和OpenGL構(gòu)圖，重點(diǎn)介紹了OpenGL的兩大管線——渲染管線和圖形管線。在第三章，講解了實(shí)驗(yàn)設(shè)備的硬件運(yùn)行流程，即采用遠(yuǎn)心系統(tǒng)，使用旋轉(zhuǎn)步進(jìn)電機(jī)搭載待測(cè)物體，測(cè)量每一個(gè)角度的待測(cè)物體輪廓;同時(shí)，介紹了本設(shè)備的軟件模塊，重點(diǎn)介紹了圖像的邊緣檢測(cè)。第四章，介紹了本課題軟件算法的實(shí)現(xiàn)，從圖像的去噪，到OpenGL計(jì)算三維重建后的立體圖形。第五章，通過(guò)對(duì)比各種測(cè)量條件和測(cè)量方法的不同，分析對(duì)測(cè)量結(jié)果所產(chǎn)生的影響因素以及本

4、設(shè)備的使用范圍。在第六章中總結(jié)了作者在本課題所做的主要工作，存在的不足，創(chuàng)新點(diǎn)以及對(duì)本課題的前景展望。
　　本文基于遠(yuǎn)心系統(tǒng)，采用輪廓測(cè)量的方法測(cè)出待測(cè)物體三維形貌參數(shù)，并進(jìn)行三維模型構(gòu)建。此過(guò)程中，主要的工作內(nèi)容如下:
　　1、探究了輪廓法測(cè)量三維形貌的原理和具體實(shí)施步驟，形成了一套基于遠(yuǎn)心系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)儀，并完成了圖像采集、數(shù)據(jù)處理、三維重建等過(guò)程。
　　2、研究了圖像邊緣檢測(cè)技術(shù)，對(duì)于精確提取待測(cè)物體輪廓線，提出了最