基于面结构光的航空零部件三维测量和精度检测

摘要

逆向工程(ReverseEngineering,RE)在现代设计与制造中的应用越来越广泛,已经越来越多的应用于更多的领域中,如在航天航空、汽车、模具、文物数字化、医学以及造船等等行业。而随着逆向工程的发展,各种测量方法与技术也不断发展着,而其中以面结构光测量为代表的非接触式测量得到了长足的发展。
　　本文在针对在欧盟框架7子项目中的零件的测量任务中遇到的一些问题进行了深入的研究,在单目面结构光的基础上对其中几类典型的复杂零件的测量相关问题进行了研究。
　　本文详细的介绍了光学三维测量的基本情况,其分类以及基本原理等,对测量所使用的单目面结构光系统进行了详细介绍,分析了其中组成、基本原理等,对坐标变换、相位移计算、相位展开计算以及三维重构进行了详细的介绍。
　　在针对一部分零件的测量过程中,本文设计了一种转台系统测量,详细介绍了其组成、原理,分析了转台标定的基本思想,介绍了本文采用的转台标定原理、坐标变换、通过标定板标定转台转轴的方法,在本转台系统的基础上,该部分零件的测量变得更加的快速、方便,提高了测量的效率。
　　本文讨论了数据拼合的方式和理论,介绍了其中的最小二乘法算法以及ICP算法,最后对模型的精度误差进行了相关分析,介绍几类零件的在单目面结构光基础上的测量实例。

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1 绪论

1.1 课题的研究目的与意义

1.2 逆向工程国内外研究发展及现状

1.3 研究内容与章节划分

2 光学测量技术概述

2.1 三维测量技术概述

2.2 光学三维测量原理

2.3 光学测量基本理论

2.4 本章小结

3 结构光测量系统

3.1 单目面结构光测量系统原理

3.2 坐标变换

3.3 相位移算法

3.4 相位展开算法

3.5 三维数据重构

3.6 本章小结

4 转台测量

4.1 旋转工作台设计

4.2 回转拼接的基本思想

4.3 转台标定

4.4 测量实例

4.5 本章小结

5 复杂曲面测量与三维重构精度研究

5.1 数据拼合方式和理论

5.2 模型精度评价

5.3 测量实例

5.4 本章小结

6 总结与展望

6.1 全文总结

6.2 展望

致谢

参考文献