线结构光密封条形状测量装置

摘要

三维视觉测量是集光、机、电和计算机技术于一体的高新技术，为密封条形状的非接触测量提供了方便、快捷和准确的测量手段。其中，线结构光三维数字化测量技术可以同时从多角度对密封条进行测量，通过一次测量获取密封条形状特征，以其原理简单、非接触、高效率、易于实现测试过程自动化和较高的测量精度等优点，在密封条测量领域得到广泛应用。为了更加准确和快速地采集密封条表面三维数字化模型，本文对线结构光三维测量方法及其关键技术进行了深入的研究。 本文首先对三维测量方法进行了概述，分析了各类方法的优缺点。在此基础上主要研究了基于光学三角原理的线结构光形状测量方法，分别建立了形状测量装置组成单元测量物体表面点空间坐标的数学模型及装置整体模型，并对组成单元的结构参数进行了优化设计。基于组成单元及装置整体的数学模型和结构特点，分别设计了局部结构参数和整体参数的标定方案，并采用3DS MAX和MATLAB软件进行了标定方案的计算机仿真，以验证其合理性和准确性。 本文从实际测量的角度出发，对镜头畸变校正和激光条纹中心定位等关键技术进行了深入研究，并针对实际测量中遇到的具体问题进行了分析和解决，为提高装置在实际测量中的测量精度提供了有力支持。 根据装置的数学模型及样机的技术指标要求，本文对线结构光密封条形状测量装置的结构进行了设计，给出了设计原理及设备的配置，并提出了结构调整方案，完成了样机的实际组建。最后通过大量测量实验对装置的测量精度进行了验证。实验结果表明，本文所述测量装置误差小于0.2％,物体表面三维重构图像具有良好的视觉效果。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章 绪论

1.1 课题背景及意义

1.2 三维测量方法概述

1.2.1 接触式测量方法

1.2.2 非接触式测量方法

1.3 结构光测量方法概述

1.3.1 点结构光法

1.3.2 线结构光法

1.3.3 面结构光法

1.4 线结构光测量技术国内外发展现状

1.5 课题来源及研究内容

第2章 装置组成单元数学模型及标定

2.1 单元数学模型

2.2 单元参数优化设计

2.2.1 单元测量误差分析

2.2.2 参数优化

2.3 单元参数标定

2.4 单元标定仿真

2.5 本章小结

第3章 装置整体数学模型及标定

3.1 整体数学模型

3.2 整体参数标定

3.3 整体标定仿真

3.4 本章小结

第4章 镜头畸变校正和条纹中心定位

4.1 镜头畸变校正

4.1.1 校正原理

4.1.2 极坐标系下的校正

4.1.3 直角坐标系下的校正

4.2 激光条纹中心定位

4.2.1 条纹中心检测算法

4.2.2 条纹中心的不稳定性

4.3 本章小结

第5章 测量实验结果

5.1 量程设计

5.2 装置结构设计及调整方案

5.3 实际测量结果

5.3.1 单元测量实验结果

5.3.2 装置测量实验结果

5.4 操作界面设计

5.5 本章小结

结论

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

致谢