收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

便携式光笔三维坐标测量技术与系统研究

秦大辉  
【摘要】:现有测量装备大致分三类,一是以三坐标测量机和关节臂为代表的接触式测量装备,其特点为精度高、柔性低,难以满足现场测量的需求;二是以结构光测量技术为代表的光学非接触式测量装备,其特点是速度快、无法进行单点测量且有断光干扰;三是以光笔测量机为代表的视觉坐标测量装备,其特点为无线、无臂、无断光干扰、柔性高、探针直接采点,可以实现随时随地测量。因此,光笔能够在现场测量光线难以到达的工件内腔曲面、深孔等特征,为零件装配的定位和零件的工装检测提供一种新方法。目前,光笔视觉测量技术在工业界具有非常大的需求,但是被挪威迈卓诺公司垄断,价格昂贵,技术保密。因此,本文对光笔测量技术中的关键技术进行系统研究,以研制出具有自主知识产权的光笔测量系统。 硬件的合理选择和正确使用能够提升系统的性能。本文针对组成光笔视觉坐标测量系统的硬件特性进行了深入的研究,包括CCD的特性和误差源,镜头的特性和误差源,标志点材质对定位精度的影响,CCD摄像机不同的接口对精度和性能的影响等。最后构建了实验样机。 光笔图像滤波处理是降低图像噪音的有效途径。通过对光笔图像的背景特点和对不同类型滤波器特性的深入研究,选取了具有线性和旋转对称性的高斯平滑滤波器,该滤波器能够显著的降低噪声水平,同时还能够控制标志点图案边缘位置的准确性。 光笔图像中标志点区域分割是实现标志点追踪的重要一步。在对不同的阈值分割技术进行系统的研究的基础上,选取数学形态学中的顶帽变换算法,该算法能够有效的补偿图像背景光的不均匀性,实现目标区域的准确分割。并通过研究标志点区域的特点,提出了一种综合形状和面积判别准则,实现了对光笔标志点区域的准确识别与提取。 光笔图像圆形标志点中心位置的精确求解是保证标志点精确定位的关键技术。在系统的研究各种中心位置获取算法的基础上,提出了一种利用梯度幅值作为权重因子的最小二乘拟合算法来求取标志点椭圆中心,并通过严格的实验证明了拟合算法的稳定性和准确性。 相机的准确标定是保证视觉测量的精度的前提。通过研究标定板不同的材质和不同的图案对标定过程和精度的影响,设计了一种具有圆形图案的平面标定板,实现了标定板图案椭圆靶标准确的自动编码技术,提高了标定过程的自动化程度。在微软研究院张正友博士提出的标定算法基础上,对镜头三阶径向畸变和二阶切向畸变系数进行了准确的标定,从而进一步提高了摄像机的标定精度。) 光笔结构参数标定是光笔测量系统能够进行三维坐标测量的关键。采用光束法平差原理进行光笔标志点的三维坐标的精确求取,并提出了基于单点多姿态的光笔测头自标定算法,实现了对光笔结构参数的完整标定。最后通过实验验证了标定算法的准确性。 测量数据的真实感显示对直观地观察测量结果具有重要意义。提出基于反射光的三维点云真实感显示算法。该算法利用微切平面法矢来近似三维数据点在测量曲面处的法矢,通过OpenGL为每个点添加法矢并定义光源和材质,得到具有反射光的三维点云真实感显示效果。 以上研究成果构成了一套完整的光笔视觉坐标测量技术,在此基础上开发出了一套光笔视觉坐标测量系统,并通过具体的应用案例证实了本文的所提出的理论与技术是切实可行的。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 赵勇,刘丽华,浦昭邦,李鹏生;一种新型光纤传感器在逆向工程中的应用[J];仪器仪表学报;2001年05期
2 廖勇;逆向工程在模具制造中的应用[J];广西机械;2003年01期
3 马军,宋林林,邢渊;逆向工程中一种新的三维测量技术[J];模具技术;2003年02期
4 叶晓平;激光扫描技术在逆向工程中的应用[J];制造技术与机床;2004年02期
5 陈莉萍;利用UML的面向对象软件工程建模[J];渭南师范学院学报;2004年S1期
6 秦大辉,王从军,黄树槐;基于机器视觉三维激光线扫描系统的组成及应用[J];中国铸造装备与技术;2005年03期
7 平雪良;周来水;刘胜兰;;一种保持特征的三角网格光顺方法[J];计算机工程与应用;2006年02期
8 孙云;;基于逆向工程的玩具车覆盖件的模型重建[J];塑料制造;2011年09期
9 陈志杨;三层结构下反求工程CAD/CAM/CAE系统集成[J];模具制造;2002年06期
10 林峰,巫少龙,周建强;逆向工程及其关键技术[J];机械制造;2003年08期
11 平雪良,周儒荣,安鲁陵;灰色系统理论在逆向工程测量数据处理中的应用(英文)[J];Transactions of Nanjing University of Aeronautics & Astronau;2003年01期
12 周文雄;;逆向工程[J];程序员;2003年09期
13 梁飞华,邓宇,刘好,邢镇容;UGNX2.0环境下工业产品的逆向工程设计[J];茂名学院学报;2005年01期
14 谢骐;;基于三坐标测量机的数据采集技术[J];机械研究与应用;2006年05期
15 刘建宾;柯亨进;王凤琴;;一种可并行逆向工程处理的设计模式[J];科技广场;2007年01期
16 应陈勇;鞠鲁粤;林成辉;;逆向工程在车身设计中的应用[J];机械与电子;2009年02期
17 韩文蕾;王宇红;;传统制造业中逆向工程的合法性研究[J];科技进步与对策;2009年17期
18 刘洁;;一个Java Web项目的逆向工程应用案例[J];科技传播;2011年01期
19 孙立华;;汽车后视镜逆向工程应用设计[J];汽车零部件;2011年02期
20 陈东帆,朱蓓颖,林财兴,方明伦;在逆向工程中用神经网络技术实现自由曲面的重建[J];机械科学与技术;1998年01期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 臧加伦;;逆向工程概述及其在柴油机零件上的应用[A];2010年中国铸造活动周论文集[C];2010年
2 李世武;佟金;张书军;陈秉聪;;基于逆向工程的牛蹄三维几何模型曲面重构[A];中国农业机械学会成立40周年庆典暨2003年学术年会论文集[C];2003年
3 张萍;;逆向工程中基于聚类的点云数据精简[A];2010年西南三省一市自动化与仪器仪表学术年会论文集[C];2010年
4 尚广庆;孙春华;;基于逆向工程和生物力学特性的辅助医疗护具的开发[A];苏州市自然科学优秀学术论文汇编(2008-2009)[C];2010年
5 黄希;侯丽雅;章维一;;面向快速成型的逆向工程简介[A];江苏省机械工程学会第六次会员代表大会论文集[C];2002年
6 吕杨;李超;;逆向工程之软件破解与注册机编写[A];全国计算机安全学术交流会论文集·第二十五卷[C];2010年
7 金涛;陈建良;童水光;;集成逆向工程系统及相关技术研究[A];制造业与未来中国——2002年中国机械工程学会年会论文集[C];2002年
8 吴栋华;;面向快速成型的逆向工程[A];新世纪 新机遇 新挑战——知识创新和高新技术产业发展(下册)[C];2001年
9 袁平;张宇;;内燃机气道模型的反求和快速成型探讨[A];面向21世纪的生产工程——2001年“面向21世纪的生产工程”学术会议暨企业生产工程与产品创新专题研讨会论文集[C];2001年
10 陈绍魁;;逆向工程——技术创新的现代化手段[A];中国电工技术学会第八届学术会议论文集[C];2004年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 秦大辉;便携式光笔三维坐标测量技术与系统研究[D];华中科技大学;2009年
2 付文宇;基于逆向工程的动脉瘤及支架的数值模拟研究[D];北京工业大学;2010年
3 王晓波;冠、桥及全口钛基托的激光立体成形制备研究[D];第四军医大学;2005年
4 马铁利;汽车车身光顺曲面模型创建与评价方法研究[D];吉林大学;2004年
5 严庆光;面向多点成形的逆向工程关键技术及应用研究[D];吉林大学;2005年
6 吴世雄;逆向工程中多传感器集成的智能化测量研究[D];浙江大学;2005年
7 卢科青;逆向工程中多传感器集成的自由曲面数字化测量及其数据预处理方法研究[D];浙江大学;2010年
8 应洪亮;膝关节软骨组织工程支架模型定制化设计与快速制造[D];吉林大学;2007年
9 褚华;面向对象软件动态模型抽象与转换技术研究[D];西安电子科技大学;2007年
10 李志洲;膝关节软骨组织工程支架模型体外构建和软骨的体内培养[D];吉林大学;2008年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 李红;基于逆向工程的拖拉机造型方法研究[D];河南科技大学;2011年
2 杜佶;径向基函数在逆向工程中的应用研究[D];南京航空航天大学;2005年
3 黎波;面向再设计的逆向工程CAD建模技术研究[D];广东工业大学;2011年
4 张俊杰;逆向工程中连续扫描测头的迭代数字化策略[D];天津大学;2004年
5 田稷;逆向工程CAD软件基本构架的研究与开发[D];新疆大学;2004年
6 钱锦锋;逆向工程中的点云处理[D];浙江大学;2005年
7 李文锦;Java程序中设计模式的抽取方法[D];吉林大学;2005年
8 薛斌杰;逆向工程中的数据处理研究[D];国防科学技术大学;2004年
9 霍龙;基于视觉的复杂曲面几何形状三维测量技术研究[D];沈阳工业大学;2004年
10 李国华;低成本机器视觉三维测量系统及其在逆向工程中的应用研究[D];天津科技大学;2004年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 赵晓涛;SafeNet发布HASP安全套件[N];网络世界;2009年
2 程文兵;全球第一后的中国汽车该从哪里出发?[N];中国联合商报;2010年
3 本报见习记者  王林;实力传播启动INSIGHTS DNA项目[N];经济观察报;2006年
4 单戈;构筑高端平台 培养现代制造业人才[N];中国财经报;2008年
5 记者 蔡冲春;恒巨铝业蓄势待发[N];长白山日报;2007年
6 记者 冯竞;重庆启动制造业信息化工程[N];科技日报;2007年
7 董毅;GPS地图盗版规模超百亿 厂商洗牌在即[N];经理日报;2008年
8 郭以东刘晓;规避软件需求隐含的风险[N];计算机世界;2008年
9 本报记者 谢忱;构建PLM统一平台 实现制造业信息一体化[N];机电商报;2008年
10 清水 译;黑客盯上iPhone[N];计算机世界;2007年
中国知网广告投放
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978