光柵投射三維輪廓測量技術的研究.pdf

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

2、中,幾何結構參數(shù)對測量性能的影響.針對傳統(tǒng)結構中的多個幾何強約束條件,提出了新的系統(tǒng)幾何結構.2.在理想系統(tǒng)結構不能滿足時,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確地恢復折疊相位,因而導致測量失敗.針對這種問題,該文提出了基于掩模累計的時域相位展開算法.4.著重

3、分析了光柵投射輪廓測量中的3-D坐標隱式標定,提出采用虛擬3-D相位靶實現(xiàn)三維空間坐標的標定:首先采用分段線性插值的方法,求得不同高度和相應高度的基準參考平面上展開相位之間的物相對應關系;然后從平均灰度圖中恢復出特征點坐標,并由Least-Square多項式映射函數(shù)求得參考面內(nèi)的橫向坐標.5.由多個繞旋轉軸旋轉的非共面空間平面,通過最優(yōu)化搜索獲得旋轉軸的方向矢量和軸上相關一點.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