基于激光三角法的物體三維輪廓測量系統(tǒng).pdf

1、近年來，隨著圖像處理技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，物體三維輪廓測量技術(shù)得到了非常大的發(fā)展，被廣泛地應(yīng)用在產(chǎn)品設(shè)計(jì)、質(zhì)量控制、體積測量、機(jī)器視覺、逆向工程等領(lǐng)域。通常情況下，只有產(chǎn)品樣件或?qū)嵨锬Ｐ停鴽]有產(chǎn)品的定義和文檔。為了更好地滿足先進(jìn)制造技術(shù)發(fā)展的需求，需要對這些產(chǎn)品樣件和實(shí)物模型進(jìn)行三維輪廓測量，獲取其表面的“點(diǎn)云”數(shù)據(jù)，構(gòu)建數(shù)字化的三維模型。目前國內(nèi)外已經(jīng)研究出了多種三維輪廓測量技術(shù)，其中激光三角法測量是目前非接觸測量技術(shù)中應(yīng)用最廣泛

2、的一種測量手段。
　　本文對當(dāng)前的三維輪廓測量技術(shù)做了調(diào)研和分析后，設(shè)計(jì)了一種基于激光三角法的三維輪廓測量系統(tǒng)。主要工作如下：
　　(1)對激光三角法的基本原理進(jìn)行分析，系統(tǒng)對比選取直射式激光三角法作為測量方法。系統(tǒng)采用半導(dǎo)體激光器作為照射光源，采用高精度的線陣CCD作為光電探測器，對激光三角法測量的光學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，搭建了激光三角測量系統(tǒng)，并固定在三維位移平臺(tái)上。
　　(2)完成了基于FPGA的線陣CCD采集系統(tǒng)的硬

3、件設(shè)計(jì)，在Altium平臺(tái)下，采用CCD模擬信號(hào)專用處理芯片AD9826設(shè)計(jì)了CCD輸出信號(hào)的處理模塊，采用USB2.0芯片CY7C68013設(shè)計(jì)了FPGA與計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)傳輸模塊，降低了系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)的復(fù)雜性。
　　(3)完成了基于FPGA的線陣CCD采集系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)，在Quartus II平臺(tái)下對 FPGA邏輯編程，完成了各模塊的驅(qū)動(dòng)控制程序的設(shè)計(jì)，并對設(shè)計(jì)的程序通過功能仿真來驗(yàn)證；在VS2008平臺(tái)下設(shè)計(jì)了上位機(jī)采集軟件，實(shí)現(xiàn)了

4、與USB芯片的通信，能連續(xù)采集或單幀采集 CCD輸出的圖像信號(hào)。各模塊協(xié)調(diào)合作，最終實(shí)現(xiàn)了對CCD輸出信號(hào)的高速采集、傳輸、顯示和存儲(chǔ)。
　　(4)根據(jù)線陣 CCD采集到的光斑圖像的噪聲特性，對其采用先低通濾波再均值濾波的濾波方法，從而得到平滑穩(wěn)定的光斑圖像。對多種光斑定位算法進(jìn)行了比較分析，并在平方加權(quán)質(zhì)心法的基礎(chǔ)上改進(jìn)了光斑定位算法，實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證采用改進(jìn)的平方加權(quán)灰度質(zhì)心法的效果比其他幾種方法都要好。通過測量被測物體表面位移變化和