光柵投射三維輪廓測量技術(shù)的研究.pdf

1、幾何參數(shù)的測量一直是計(jì)量領(lǐng)域的重要研究內(nèi)容.光柵投射3-D輪廓測量技術(shù)是一種快速、非接觸、全場測量手段,在復(fù)雜物體的幾何輪廓測量中有著廣闊的應(yīng)用前景.該論文是國家教育部科學(xué)技術(shù)研究重點(diǎn)項(xiàng)目(編號:99140)"基于圖像拼接的視覺測量關(guān)鍵技術(shù)的理論與應(yīng)用研究"的研究內(nèi)容之一.該文著重研究了參考面相位擴(kuò)展、時(shí)域相位展開、3-D坐標(biāo)標(biāo)定和測量以及3-D輪廓拼接等關(guān)鍵問題,論文的主要工作包括以下幾個(gè)方面:1.首先分析了典型的交叉光軸光柵投射系統(tǒng)

2、中,幾何結(jié)構(gòu)參數(shù)對測量性能的影響.針對傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)中的多個(gè)幾何強(qiáng)約束條件,提出了新的系統(tǒng)幾何結(jié)構(gòu).2.在理想系統(tǒng)結(jié)構(gòu)不能滿足時(shí),參考面上的相位分布也不再均勻.該文提出用二元二次有理多項(xiàng)式模型來描述不同高度的參考面上展開相位分布,并用一階泰勒級數(shù)展開實(shí)現(xiàn)了最小二乘迭代求解.3.測量中常遇到不連續(xù)物體的3-D面形測量,普通的空域相位展開算法不能準(zhǔn)確地恢復(fù)折疊相位,因而導(dǎo)致測量失敗.針對這種問題,該文提出了基于掩模累計(jì)的時(shí)域相位展開算法.4.著重

3、分析了光柵投射輪廓測量中的3-D坐標(biāo)隱式標(biāo)定,提出采用虛擬3-D相位靶實(shí)現(xiàn)三維空間坐標(biāo)的標(biāo)定:首先采用分段線性插值的方法,求得不同高度和相應(yīng)高度的基準(zhǔn)參考平面上展開相位之間的物相對應(yīng)關(guān)系;然后從平均灰度圖中恢復(fù)出特征點(diǎn)坐標(biāo),并由Least-Square多項(xiàng)式映射函數(shù)求得參考面內(nèi)的橫向坐標(biāo).5.由多個(gè)繞旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)的非共面空間平面,通過最優(yōu)化搜索獲得旋轉(zhuǎn)軸的方向矢量和軸上相關(guān)一點(diǎn).6.建立了三維面形輪廓測量硬件系統(tǒng),開發(fā)出集條紋投射、圖像采