三维激光测量技术及应用研究

【摘要】：在计算机技术高度发展的今天，三维立体的几何造型技术已被制造业广泛应用于工模具的设计、方案评审，自动化加工制造及管理维护等各方面。很多情况下需要采用各种测量手段及三维几何建模方法，快速准确地将原有实物转化为计算机上的三维数字模型。 激光三角法测量原理是目前光学测量应用最广泛的方法之一。其原理是首先光源发生器发出结构光光源(一般为激光点光源或激光线光源)到被测工件的待测表面，通过光学系统成像到线阵CCD或面阵CCD上位置，由几何三角关系，从像点在CCD上的位置即可计算得到工件的高度尺寸。再通过测量系统的测量运动(即扫描运动)就能将工件的全部外形尺寸得到。 本文首先对一些基本的图像处理技术进行了概述，包括一些课题后面要用到的常用的图像处理手段例如模板识别，边缘检测等，并通过MATLAB对图像进行处理分析，提出利用图像识别技术以提高条纹识别率，以及如何标定标准板的方法。其次，在激光条纹极值的法的基础上提出了向两边进行域值边界搜索的新方法，其抗干扰性比较强，而且速度极快，同时又提出了一种基于光强信息的修正方法，并在实验中加以验证。在坐标逆求的过程中，提出了全网格线性投影法，并通过比较为后面的实验选择比较好的方法。随后建立了实验系统，包括其中的机构设计，电路驱动设计以及相关的图像获取软件设计等，并利用该系统对提出的新理论新方法进行实验验证，误差分析，并对一些物体进行了实际的扫描探测。最后对激光扫描技术进行了展望，提出以后还要继续进行的工作。