集成于三坐標(biāo)測量機(jī)的激光三角法測量系統(tǒng).pdf

1、隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，物體三維輪廓的測量技術(shù)得到了飛速的發(fā)展，三維造型技術(shù)已被廣泛應(yīng)用于模具的設(shè)計(jì)、方案評審、自動(dòng)化加工制造及管理維護(hù)等各方面?？茖W(xué)研究和工業(yè)生產(chǎn)有很多情況需要快速準(zhǔn)確地將原有實(shí)物轉(zhuǎn)化為計(jì)算機(jī)上的三維數(shù)字模型。目前國內(nèi)外已經(jīng)研究出了多種三維輪廓的測量方法，其中激光三角法測量是目前光學(xué)測量應(yīng)用最廣泛的方法之一。而運(yùn)用最為廣泛的接觸式測量設(shè)備是三坐標(biāo)測量機(jī)(Coordinates Measurement Machine，C

2、MM)。 激光三角測量法具有非接觸、不易損傷表面、材料適應(yīng)性廣、結(jié)構(gòu)簡單、抗干擾能力強(qiáng)、測量速度快等的優(yōu)點(diǎn)；接觸式坐標(biāo)測量機(jī)不可避免地存在對被測物表面造成損傷，同時(shí)接觸力造成的測量誤差使得不能用于測量柔性物體，而且這種方法的測量速度慢、操作也比較繁瑣。 本文的測量系統(tǒng)是集成于三坐標(biāo)測量機(jī)的激光三角測量法測量系統(tǒng)。通過三坐標(biāo)機(jī)的精確移動(dòng)來對物體表面進(jìn)行掃描，獲取物體三維曲面信息，所采集的圖像信息通過Matlab進(jìn)行圖像處理

3、重構(gòu)出各個(gè)方向的曲面。 本文主要研究特色及創(chuàng)新點(diǎn)如下： 1.在研究了激光三角測量法和三坐標(biāo)測量機(jī)的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了集成于三坐標(biāo)測量機(jī)的激光三角測量法測量系統(tǒng)。該系統(tǒng)提高了測量的效率；擴(kuò)展了原有的測量對象和范圍；保留了二者原有的抗干擾、高精度、測量速度快等測量特性；實(shí)現(xiàn)對物體一次裝夾多角度測量； 2.采用Visual Basic為開發(fā)工具設(shè)計(jì)軟件測量界面，通過調(diào)用攝像機(jī)的函數(shù)和三坐標(biāo)測量機(jī)的PC-DMIS軟件來實(shí)現(xiàn)測

4、頭移動(dòng)和圖像采集的自動(dòng)化，提高了測量的效率； 3.提出了與本系統(tǒng)相應(yīng)的標(biāo)定方法，采用一個(gè)三次數(shù)學(xué)模型表征圖像坐標(biāo)和世界坐標(biāo)之間關(guān)系，無需推導(dǎo)物像之間的幾何關(guān)系，并且考慮到鏡頭畸變的影響，能同時(shí)對X，Y，Z三個(gè)方向進(jìn)行標(biāo)定，彌補(bǔ)了先前很多僅對深度方向(Z方向)進(jìn)行標(biāo)定的方法的不足。 本文的主要內(nèi)容如下： 1.闡述了課題的研究內(nèi)容和意義，對接觸式、非接觸式測量尤其是激光三角測量法和三坐標(biāo)測量機(jī)的國內(nèi)外研究進(jìn)展進(jìn)行了解

5、研究； 2.在研究了激光三角測量法和三坐標(biāo)測量機(jī)的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了將集成于三坐標(biāo)測量機(jī)的激光三角測量法測量系統(tǒng)。 3.采用VB為開發(fā)工具進(jìn)行本測量系統(tǒng)的軟件測量系統(tǒng)界面的設(shè)計(jì)，并運(yùn)用該界面進(jìn)行標(biāo)定實(shí)驗(yàn)和物體表面測量實(shí)驗(yàn)的圖像采集； 4.以Matlab為圖像分析工具，分析了各種激光線光心提取方法，比較了各種方法的優(yōu)缺點(diǎn)，對實(shí)驗(yàn)圖像進(jìn)行圖像處理； 5.提出了與本系統(tǒng)相應(yīng)的標(biāo)定方法，并對該系統(tǒng)進(jìn)行標(biāo)定；