【摘要】：隨著互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展和工業(yè)制造領域進入智能制造,物體的體積、顏色、形狀等物理信息的測量在工業(yè)測量中變得越來越重要。而物體的形貌測量或者三維信息重建技術在工業(yè)測量領域的研究十分活躍。在物體輪廓測量技術中,按照測量方式可分為接觸與非接觸測量方法;接觸式測量比如傳統(tǒng)的機械探針法,而非接觸式如光柵投影,激光干涉等。非接觸式以其快速而又適應各種大小的物體測量,結(jié)合計算機視覺算法非常便于自動化等特點在快速高效測量領域而尤為受到研究。以上三維測量按其原理,可測量的精度以及范圍也各為不同,測量速度和精度也相差較大,比如傳統(tǒng)的機械探針方法,測量十分耗時且但是精度很高,而常用的光柵投影雖然精度可以做得較高實且實時,但是受外部光照環(huán)境、測量范圍較小,只能測量近距離范圍物體等缺點。另外被動式三維測量方式中常常使用多視角方法,這種方式不需要向被測物表面發(fā)射測量信號,但是對攝像設備和圖像處理部分的算法要求較高,用錯率較差。而激光作為一種單色性好、亮度高的相干光源,對于物體三維測量領域有著其他方式不可替代的優(yōu)勢。本課題三維測量使用激光條紋作為光源,包括基于激光剪切干涉的激光條紋和拼接的線激光條紋陣列,搭建了基于激光剪切干涉和線激光陣列的軟硬件系統(tǒng)。前者使用干涉的方式產(chǎn)生條紋,可以產(chǎn)生十分細密的干涉條紋可以配合顯微設備實現(xiàn)高精度測量。而使用線激光這列的方式可以提高測量的抗環(huán)境光干擾,且不需要使用帶通濾波的優(yōu)點,在快速測量上具有很大優(yōu)勢。在測量算法上嘗試了使用相位輪廓術和單目攝像頭標定重建兩種方式。前者在針對尺寸較小且有豐富細節(jié)的物體時,獲取細密的受調(diào)制的物體信息,使用傅里葉變換輪廓術得到小目標的二維相位分布,并通過解包裹算法反映出測量目標實際的相位關系,再根據(jù)剪切干涉物體表面高度與相位的關系,即可得到較小物體輪廓信息。單目攝像頭標定重建方法可以快速獲取被測物體三維信息,通過高精度標定方法可以準確獲取到物體點云信息,這種方式通過對單目相機沿著景深方向多位置標定獲取任意位置的相機外參,在通過深度平面的標定確定每條激光線的相對位置,然后提取激光條紋進行還原并得到相應深度信息,然后使用OPENGL進行點云重建生成表面輪廓。
【圖文】：

即是通過多相機拍攝固定目標，如圖1-1 所示，通過匹配和計算物體特征點信息計算出變換矩陣，特征點融合從而在一個三維坐標系下反映出物體的點云信息。但是該方法通常要求物體有足夠多的比較明顯的特征點，而且計算量也較大，不能較好測量有遮擋面的特征點，容易出現(xiàn)較大的誤差。圖 1-1 多目立體視覺法電磁測量法或超聲波測量中的飛行時間法，，如圖 1-2 所示即 TOF[12],是一種常用的三維輪廓測量方式，其原理是利用發(fā)射器發(fā)射信號，發(fā)射出來的連續(xù)信號在物體表面產(chǎn)生反射，由于物體表面不同位置反射的信號在接收器一端接收到的信

圖 1-2 時間飛行法其原理是利用激光的照射在目標表面受到調(diào)制形深度信息，由于激光發(fā)射器，光接收傳感器，激光為激光三角法。具有結(jié)構(gòu)簡單，測量速度快，具。但是在直射式三角法當中，由于鏡頭孔徑較小散光干擾，分辨率低，而對于斜入射三角法，對法被測量到，容易出現(xiàn)漏檢現(xiàn)象。由計算機控制投影設備產(chǎn)生所需的光信息，投影面反射，然后通過接受設備接受到反射的調(diào)制光光柵投影就是利用結(jié)構(gòu)光產(chǎn)生的條紋進行測量的
【學位授予單位】：電子科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TN249;TP391.41

【參考文獻】

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本文編號：2635787