發(fā)布時(shí)間：2021-03-07 08:36

　　針對(duì)艦載顯控臺(tái)LED軟板透明涂膠,傳統(tǒng)的測(cè)量設(shè)備和方法無(wú)法同時(shí)滿足測(cè)量精度微納級(jí)且實(shí)時(shí)測(cè)量的要求,為了達(dá)到這一要求,論文提出了基于線陣光譜共焦的艦載顯控臺(tái)LED軟板涂膠三維測(cè)量方案。首先通過(guò)線陣光譜共焦掃描涂膠采集距離數(shù)據(jù),并轉(zhuǎn)化為三維點(diǎn)云數(shù)據(jù);然后對(duì)點(diǎn)云進(jìn)行實(shí)體化和平滑處理,讓三維物體模型更加逼真。最后與三維實(shí)體進(jìn)行交互完成指定涂膠位置的剖面信息提取,后續(xù)自動(dòng)測(cè)量根據(jù)手動(dòng)測(cè)量涂膠的測(cè)量流程,通過(guò)流程文件信息控制光柵尺移動(dòng)到指定的位置完成測(cè)量。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,論文提出的測(cè)量方式,自動(dòng)測(cè)量時(shí)在滿足檢測(cè)精度小于3μm和時(shí)間小于2.5s的條件下完成了測(cè)量,檢測(cè)準(zhǔn)確率高達(dá)99.9%,具有很高的實(shí)用價(jià)值。 

【文章來(lái)源】：艦船電子工程. 2020,40(08)

【文章頁(yè)數(shù)】：6 頁(yè)

【部分圖文】：

三維中值平滑

慊?LED軟板支架光譜共焦圖2線陣光譜共焦測(cè)量系統(tǒng)涂膠示意圖獲取到線陣光譜共焦采集的數(shù)據(jù)后，然后將利用零平面的距離數(shù)據(jù)對(duì)目標(biāo)部分?jǐn)?shù)據(jù)進(jìn)行取反獲得相對(duì)零平面的高度數(shù)據(jù)，從而實(shí)現(xiàn)點(diǎn)云高度數(shù)據(jù)的采集。數(shù)據(jù)取反方法如式（1），distzeros是光譜共焦采集到的零平面的距離，disttarget是采集目標(biāo)點(diǎn)的距離數(shù)據(jù)，height就是目標(biāo)點(diǎn)的高度數(shù)據(jù)。通過(guò)式（1）轉(zhuǎn)換得到涂膠點(diǎn)的高度數(shù)據(jù)，然后綜合移動(dòng)平臺(tái)光柵尺坐標(biāo)信息，形成三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)。distzeors-disttarget=height（1）圖3涂膠部位點(diǎn)云圖點(diǎn)云數(shù)據(jù)獲取的過(guò)程中會(huì)由于傾斜角多大而產(chǎn)生噪聲，針對(duì)光譜數(shù)據(jù)采集過(guò)程中產(chǎn)生的3D離散點(diǎn)噪聲信息，本文采用自適應(yīng)三維濾波方法去除3D點(diǎn)云數(shù)據(jù)中的離群點(diǎn)，最后形成的點(diǎn)云效果如圖2所示。三維點(diǎn)云坐標(biāo)中的Dx值為線陣光譜共焦中的點(diǎn)光譜共焦的間距，Dy值為光柵尺步進(jìn)的長(zhǎng)度，因此點(diǎn)云的xy間距相等，即為有序點(diǎn)云。4.2點(diǎn)云數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為面片實(shí)體獲得點(diǎn)云后，想要顯示的三維物體高度信息更加明顯的體現(xiàn)出來(lái)，因此需要顯示熱力圖。運(yùn)用紅橙黃綠藍(lán)靛紫的顏色變化對(duì)應(yīng)著高度從高到低的變化。本文采用的方法是將PCL中的點(diǎn)云類型定義為PointXYZRGB類型，該類型里面數(shù)據(jù)信息包含了顏色RGB信息，可以用來(lái)顯示點(diǎn)云顏色。首先將物體的高度歸一化到0~255之間，接著通過(guò)下圖中的公式來(lái)進(jìn)行偽彩線性映射給各個(gè)點(diǎn)RGB賦值形成熱力點(diǎn)云圖，如圖4所示，左上角的顏色條對(duì)應(yīng)著高度信息。具體映射公式如式（2）所示。R(x?y)=ìí00￡f￡63064￡f￡1274f(x?y)-510128￡f￡191255192￡f

的間距，Dy值為光柵尺步進(jìn)的長(zhǎng)度，因此點(diǎn)云的xy間距相等，即為有序點(diǎn)云。4.2點(diǎn)云數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為面片實(shí)體獲得點(diǎn)云后，想要顯示的三維物體高度信息更加明顯的體現(xiàn)出來(lái)，因此需要顯示熱力圖。運(yùn)用紅橙黃綠藍(lán)靛紫的顏色變化對(duì)應(yīng)著高度從高到低的變化。本文采用的方法是將PCL中的點(diǎn)云類型定義為PointXYZRGB類型，該類型里面數(shù)據(jù)信息包含了顏色RGB信息，可以用來(lái)顯示點(diǎn)云顏色。首先將物體的高度歸一化到0~255之間，接著通過(guò)下圖中的公式來(lái)進(jìn)行偽彩線性映射給各個(gè)點(diǎn)RGB賦值形成熱力點(diǎn)云圖，如圖4所示，左上角的顏色條對(duì)應(yīng)著高度信息。具體映射公式如式（2）所示。R(x?y)=ìí00￡f￡63064￡f￡1274f(x?y)-510128￡f￡191255192￡f￡255G(x?y)=ìí254-4f(x?y)0￡f￡634f(x?y)-25464￡f￡127255128￡f￡1911022-4f(x?y)192￡f￡255B(x?y)=ìí2550￡f￡63510-4f(x?y)64￡f￡1270128￡f￡1910192￡f￡255圖4點(diǎn)云熱力圖熱力點(diǎn)云圖雖然是有了高度信息但是看起來(lái)沒(méi)有實(shí)體那種真實(shí)感，交互不夠友好。要形成實(shí)體圖就需要對(duì)點(diǎn)云進(jìn)行三角剖分網(wǎng)格化。本文對(duì)有序點(diǎn)云的快速網(wǎng)格化的思想就是根據(jù)最鄰近原則對(duì)點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行三角剖分，就是將三維點(diǎn)云向XOY平面投影，然后將相鄰的點(diǎn)連接為一個(gè)三角面片。然后根據(jù)投影點(diǎn)云的連接關(guān)系來(lái)確定各原始三維148石釗銘：基于線陣光譜共焦的艦載顯控臺(tái)LED軟板涂膠微納級(jí)三維測(cè)量

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]艦船顯控臺(tái)噪聲分析及試驗(yàn)研究[J]. 趙金鵬.  艦船科學(xué)技術(shù). 2019(17)
[2]大型精密工業(yè)設(shè)備變形量檢測(cè)方法研究[J]. 陳勇,黃亮.  現(xiàn)代測(cè)繪. 2019(04)
[3]點(diǎn)云數(shù)據(jù)的三角剖分及計(jì)算機(jī)三維重建[J]. 孔德武.  西南師范大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2019(07)
[4]淺談測(cè)量顯微鏡的使用[J]. 李桂玲.  湖北農(nóng)機(jī)化. 2018(12)
[5]各向異性擴(kuò)散濾波的三維散亂點(diǎn)云平滑去噪算法[J]. 戴士杰,任永潮,張慧博.  計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與圖形學(xué)學(xué)報(bào). 2018(10)
[6]光譜共焦位移傳感器色散鏡頭設(shè)計(jì)[J]. 田雨,劉賓.  光學(xué)技術(shù). 2018(03)
[7]短距離激光測(cè)距傳感器系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J]. 王順錄,李黨娟,范源,郝冬杰.  國(guó)外電子測(cè)量技術(shù). 2016(11)
[8]彎月面涂膠及其膠厚均勻性的測(cè)量[J]. 林繼平,梁櫸曦,劉正坤,王慶博,寶劍光,洪義麟,付紹軍.  強(qiáng)激光與粒子束. 2014(10)
[9]一種新型光譜共焦位移測(cè)量系統(tǒng)研究[J]. 柳曉飛,鄧文怡,牛春暉,金博石.  傳感器與微系統(tǒng). 2013(04)
[10]基于三維重建數(shù)據(jù)的雙向點(diǎn)云去噪方法研究[J]. 劉輝,王伯雄,任懷藝,羅秀芝.  電子測(cè)量與儀器學(xué)報(bào). 2013(01)

碩士論文
[1]基于光譜共焦原理的三維表面形貌測(cè)量的光學(xué)系統(tǒng)研究[D]. 王安蘇.蘇州大學(xué) 2018



本文編號(hào)：3068739