【摘要】：線結(jié)構(gòu)光測量作為一種重要的形貌測量技術(shù),在科研和工業(yè)生產(chǎn)中具有廣泛的應(yīng)用前景。現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)的高速發(fā)展對測量技術(shù)提出了高速度、高精度、低成本、智能化等一系列要求,尤其在提高測量精度方面是最為關(guān)鍵的環(huán)節(jié)。目前線結(jié)構(gòu)光測量精度可以滿足部分工業(yè)需求,但是對有嚴(yán)格公差要求的零件檢測仍不能滿足其測量需求。影響線結(jié)構(gòu)光測量精度的誤差來自多個方面,進(jìn)一步減小測量誤差是目前研究的主要問題。針對上述問題,首先通過空間投影關(guān)系,建立空間三維坐標(biāo)系推導(dǎo)了從像方坐標(biāo)到空間被測物體的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換模型。并以具體線結(jié)構(gòu)光測量儀器參數(shù)仿真研究了測量時的最佳結(jié)構(gòu)參數(shù),給出了測量精度說明。為了保證盡可能大的景深和獲得高質(zhì)量圖像,采用Scheimpflug原理來設(shè)計光路,以其補(bǔ)充的鉸鏈定律來調(diào)整失焦情況,從而修正誤差,使得光路總是滿足Scheimpflug條件。在線結(jié)構(gòu)光測量中,它的誤差可能來自于機(jī)械系統(tǒng)誤差、光學(xué)系統(tǒng)誤差、實(shí)驗(yàn)標(biāo)定誤差、圖像處理誤差等各方面。本文著重于幾何光學(xué)誤差,將測量模型與Scheimpflug原理結(jié)合起來研究了薄透鏡和厚透鏡下不滿足于恒聚焦條件的各種情況,并給予了不同情況下的誤差仿真變化范圍和趨勢,最后對所有情況進(jìn)行了歸納和系統(tǒng)說明。最后根據(jù)理論分析,設(shè)計了一套線結(jié)構(gòu)光測量系統(tǒng),完成了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)參數(shù)標(biāo)定、圖像處理和光條中心提取,以實(shí)際的圓柱和正六邊形柱作為被測物體,以本文給出的方法通過拍攝所得圖像計算擬合出圓柱直徑與正六邊形柱某個角的角度。最后通過多組重復(fù)性試驗(yàn)驗(yàn)證了本文理論的正確性與可行性。
【圖文】：

更加快速、準(zhǔn)確、高效的測量是三維表面形貌測量的關(guān)鍵，領(lǐng)域進(jìn)行深入的研究，這對提升工業(yè)制造技術(shù)和便利生活有著構(gòu)光測量技術(shù)作為非接觸式三維形貌測量的一種手段，具有結(jié)本低廉、易于操作等諸多優(yōu)勢。線結(jié)構(gòu)光傳感器采用激光三角法投射到被測物體表面形成光條圖樣，分析成像面采集獲得的圖坐標(biāo)信息。線結(jié)構(gòu)光測量系統(tǒng)中，測量精度是一個核心指標(biāo)，目可以滿足表面缺陷檢測、大尺寸三維形貌測量等一些對精度要精度仍然不能與三坐標(biāo)測量機(jī)相當(dāng)，再加上被測表面光學(xué)特性的一步降低。因此，在現(xiàn)有基礎(chǔ)上盡可能減少測量過程中的一些誤證整個測量系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)高精度測量的重要部分，本論文以此形貌測量研究現(xiàn)狀形貌測量方法主要可以分為接觸式和非接觸式兩大類，，其各有同的應(yīng)用場合來選擇。如圖 1.1 為三維形貌測量主要方法分類[三接觸式三坐標(biāo)機(jī)

圖 1.2 雙目體視覺原理圖Fig 1.2 Binocular stereo vision schematic 與 分別代表空間被測點(diǎn) P 在左右相機(jī)上的像點(diǎn)，位于攝像機(jī)成兩相機(jī)之間的距離，X 軸為兩相機(jī)光心連線，攝像機(jī)的光軸平行于 Z關(guān)系可以推導(dǎo)出深度信息為：Z = （1.Y 的坐標(biāo)表達(dá)式也可以求出。因此后續(xù)只要再確定攝像機(jī)坐標(biāo)系與世的旋轉(zhuǎn)平移關(guān)系就可以確定 P 點(diǎn)的實(shí)際三維坐標(biāo)。但是這種方法要中找出實(shí)際物體對應(yīng)的相同像點(diǎn)，這樣的計算量比較大而且也不能，因此這種方法會產(chǎn)生較大的測量誤差。）相位測量法是一種基于光柵投影的三維形貌測量技術(shù)，它以投影平上各點(diǎn)的對應(yīng)關(guān)系來重建物體的三維輪廓。Halioua M , Liu H C 等人構(gòu)投影到漫反射三維表面上，光柵條紋因?yàn)槲矬w表面高度起伏而發(fā)
【學(xué)位授予單位】：合肥工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TP212.14

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本文編號：2701839