基于結(jié)構(gòu)光的輪廓測(cè)量技術(shù)研究與應(yīng)用.pdf

1、基于結(jié)構(gòu)光的輪廓測(cè)量技術(shù),屬于機(jī)器視覺(jué)的一個(gè)分支,在過(guò)去的三十年中,國(guó)內(nèi)外均有研究,并在理論上取得突破,在實(shí)踐中應(yīng)用也越來(lái)越多。這項(xiàng)技術(shù)始于20世紀(jì)八十年代,德國(guó)Mnuich-Karlsfeld的M.A.N光學(xué)測(cè)量技術(shù)中心率先使用光學(xué)相移干涉法(PhaseShiftInterferometry,PSI)實(shí)現(xiàn)了變形測(cè)量和振動(dòng)分析,開(kāi)創(chuàng)了光學(xué)相移測(cè)量的先河。而在1986年,該中心的Dr.Breuckmann研究員將PSI技術(shù)引入三維形貌測(cè)量

2、,形成了一種新的三維形貌測(cè)量技術(shù):相位測(cè)量輪廓術(shù)(PMP)。自此之后,光學(xué)三維測(cè)量開(kāi)始應(yīng)用于工業(yè)檢測(cè),文物數(shù)字化,逆向工程,快速成形等領(lǐng)域,并廣泛應(yīng)用。
　　基于結(jié)構(gòu)光的輪廓測(cè)量技術(shù),因其非接觸性、自動(dòng)化程度高、精度高、速度快、數(shù)據(jù)量大、測(cè)量靈活性好等特點(diǎn),已經(jīng)在市場(chǎng)上取得了商業(yè)上的成功,并顯示出巨大的市場(chǎng)潛力。其非接觸性的特點(diǎn)擁有傳統(tǒng)的接觸式檢測(cè)無(wú)法企及的優(yōu)勢(shì),而且未來(lái)相機(jī),顯卡等硬件性能會(huì)越來(lái)越好,價(jià)格也越來(lái)越低,使結(jié)構(gòu)光測(cè)量

3、系統(tǒng)的成本下降,使結(jié)構(gòu)光測(cè)量系統(tǒng)對(duì)比于傳統(tǒng)的接觸式測(cè)量技術(shù)如三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的差距會(huì)逐漸縮小。結(jié)構(gòu)光測(cè)量技術(shù)對(duì)應(yīng)的產(chǎn)品,如德國(guó)的GOM系列產(chǎn)品,價(jià)格貴,國(guó)內(nèi)的許多中小企業(yè)無(wú)力購(gòu)買。研發(fā)國(guó)有產(chǎn)品,提高產(chǎn)品的精度,增加國(guó)有產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力,對(duì)我們裝備制造業(yè)會(huì)有非常大的促進(jìn)作用。因此,結(jié)構(gòu)光測(cè)量技術(shù)市場(chǎng)前景良好,潛力巨大,其研發(fā)對(duì)我國(guó)的工業(yè)發(fā)展具有十分重要的意義。
　　本文首先對(duì)常用的基于結(jié)構(gòu)光的輪廓測(cè)量技術(shù)進(jìn)行理論研究與分析,包括相機(jī)標(biāo)定、結(jié)

4、構(gòu)光條紋、相移技術(shù)、高度計(jì)算、數(shù)據(jù)注冊(cè)與處理等。在此基礎(chǔ)上利用外差相位正弦光柵技術(shù)和立體視覺(jué)原理相結(jié)合,開(kāi)發(fā)出一套高精度的雙目3D測(cè)量系統(tǒng)。實(shí)驗(yàn)表明該套系統(tǒng)速度快、精度高、能夠完成復(fù)雜自由曲面的測(cè)量工作,特別適用于文物造型、工件檢測(cè)。測(cè)量數(shù)據(jù)密度大、分辨高、自由擴(kuò)展性好、數(shù)據(jù)完整可靠。
　　其次,本文重點(diǎn)對(duì)三維視覺(jué)測(cè)量理論中的相機(jī)標(biāo)定和結(jié)構(gòu)光條紋進(jìn)行實(shí)驗(yàn)分析與驗(yàn)證,比較各種現(xiàn)有理論的特點(diǎn),為結(jié)構(gòu)光測(cè)量系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)提供指導(dǎo)。