【摘要】：隨著互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展和工業(yè)制造領(lǐng)域進(jìn)入智能制造,物體的體積、顏色、形狀等物理信息的測量在工業(yè)測量中變得越來越重要。而物體的形貌測量或者三維信息重建技術(shù)在工業(yè)測量領(lǐng)域的研究十分活躍。在物體輪廓測量技術(shù)中,按照測量方式可分為接觸與非接觸測量方法;接觸式測量比如傳統(tǒng)的機(jī)械探針法,而非接觸式如光柵投影,激光干涉等。非接觸式以其快速而又適應(yīng)各種大小的物體測量,結(jié)合計(jì)算機(jī)視覺算法非常便于自動化等特點(diǎn)在快速高效測量領(lǐng)域而尤為受到研究。以上三維測量按其原理,可測量的精度以及范圍也各為不同,測量速度和精度也相差較大,比如傳統(tǒng)的機(jī)械探針方法,測量十分耗時且但是精度很高,而常用的光柵投影雖然精度可以做得較高實(shí)且實(shí)時,但是受外部光照環(huán)境、測量范圍較小,只能測量近距離范圍物體等缺點(diǎn)。另外被動式三維測量方式中常常使用多視角方法,這種方式不需要向被測物表面發(fā)射測量信號,但是對攝像設(shè)備和圖像處理部分的算法要求較高,用錯率較差。而激光作為一種單色性好、亮度高的相干光源,對于物體三維測量領(lǐng)域有著其他方式不可替代的優(yōu)勢。本課題三維測量使用激光條紋作為光源,包括基于激光剪切干涉的激光條紋和拼接的線激光條紋陣列,搭建了基于激光剪切干涉和線激光陣列的軟硬件系統(tǒng)。前者使用干涉的方式產(chǎn)生條紋,可以產(chǎn)生十分細(xì)密的干涉條紋可以配合顯微設(shè)備實(shí)現(xiàn)高精度測量。而使用線激光這列的方式可以提高測量的抗環(huán)境光干擾,且不需要使用帶通濾波的優(yōu)點(diǎn),在快速測量上具有很大優(yōu)勢。在測量算法上嘗試了使用相位輪廓術(shù)和單目攝像頭標(biāo)定重建兩種方式。前者在針對尺寸較小且有豐富細(xì)節(jié)的物體時,獲取細(xì)密的受調(diào)制的物體信息,使用傅里葉變換輪廓術(shù)得到小目標(biāo)的二維相位分布,并通過解包裹算法反映出測量目標(biāo)實(shí)際的相位關(guān)系,再根據(jù)剪切干涉物體表面高度與相位的關(guān)系,即可得到較小物體輪廓信息。單目攝像頭標(biāo)定重建方法可以快速獲取被測物體三維信息,通過高精度標(biāo)定方法可以準(zhǔn)確獲取到物體點(diǎn)云信息,這種方式通過對單目相機(jī)沿著景深方向多位置標(biāo)定獲取任意位置的相機(jī)外參,在通過深度平面的標(biāo)定確定每條激光線的相對位置,然后提取激光條紋進(jìn)行還原并得到相應(yīng)深度信息,然后使用OPENGL進(jìn)行點(diǎn)云重建生成表面輪廓。
【圖文】：

即是通過多相機(jī)拍攝固定目標(biāo)，如圖1-1 所示，通過匹配和計(jì)算物體特征點(diǎn)信息計(jì)算出變換矩陣，特征點(diǎn)融合從而在一個三維坐標(biāo)系下反映出物體的點(diǎn)云信息。但是該方法通常要求物體有足夠多的比較明顯的特征點(diǎn)，而且計(jì)算量也較大，不能較好測量有遮擋面的特征點(diǎn)，容易出現(xiàn)較大的誤差。圖 1-1 多目立體視覺法電磁測量法或超聲波測量中的飛行時間法，，如圖 1-2 所示即 TOF[12],是一種常用的三維輪廓測量方式，其原理是利用發(fā)射器發(fā)射信號，發(fā)射出來的連續(xù)信號在物體表面產(chǎn)生反射，由于物體表面不同位置反射的信號在接收器一端接收到的信

圖 1-2 時間飛行法其原理是利用激光的照射在目標(biāo)表面受到調(diào)制形深度信息，由于激光發(fā)射器，光接收傳感器，激光為激光三角法。具有結(jié)構(gòu)簡單，測量速度快，具。但是在直射式三角法當(dāng)中，由于鏡頭孔徑較小散光干擾，分辨率低，而對于斜入射三角法，對法被測量到，容易出現(xiàn)漏檢現(xiàn)象。由計(jì)算機(jī)控制投影設(shè)備產(chǎn)生所需的光信息，投影面反射，然后通過接受設(shè)備接受到反射的調(diào)制光光柵投影就是利用結(jié)構(gòu)光產(chǎn)生的條紋進(jìn)行測量的
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TN249;TP391.41

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2635787