輪胎表面輪廓三維掃描系統(tǒng)研究.pdf

1、鑒于當前雙目測量技術(shù)以及結(jié)構(gòu)光測量技術(shù)在輪胎表面輪廓三維掃描中容易產(chǎn)生遮擋、靈活度不夠等問題,本文提出一種三目視覺坐標測量系統(tǒng)與二維激光輪廓掃描傳感器相結(jié)合的測量方案,該方案具有視場大、精度高、操作靈活等優(yōu)點并且能夠解決輪胎表面輪廓三維掃描過程中的遮擋等問題。
　　本文首先對攝像機成像模型、雙目視覺測量原理以及系統(tǒng)中采用的三目視覺測量模型進行了分析,并在此基礎上系統(tǒng)梳理了張正友平板標定算法。其次,本文從系統(tǒng)模型出發(fā)詳細分析了系統(tǒng)硬

2、件平臺的構(gòu)成,包括成像系統(tǒng)、激光輪廓掃描傳感器、靶標機械結(jié)構(gòu)、幀同步觸發(fā)系統(tǒng)、LED驅(qū)動電路等部件的選擇與設計。根據(jù)標志點區(qū)域特征,本文提出了標志點區(qū)域輪廓跟蹤技術(shù)以及基于橢圓線輪廓誤差的區(qū)域評價方法,同時詳細描述了雙線性插值與質(zhì)心法結(jié)合的標志點區(qū)域中心提取算法,并給出根據(jù)標志點平面幾何特征通過排序完成標志點匹配的具體過程。最后,在詳細分析激光輪廓掃描傳感器與攝像機陣列坐標系空間轉(zhuǎn)換數(shù)學模型基礎上,提出基于旋轉(zhuǎn)理論求解旋轉(zhuǎn)矩陣與平移矩陣

3、的算法。此外,本文通過精密位移的方法對掃描系統(tǒng)性能進行了一系列測試并詳細分析了引起掃描系統(tǒng)誤差的具體因素,同時對輪胎表面輪廓掃描過程以及效果進行了分析。
　　經(jīng)測試,本文研制的三維掃描系統(tǒng)有效視場深度從2.0 m到5.0 m、有效視場范圍大于15 m3、有效視場內(nèi)掃描誤差優(yōu)于0.5 mm,能夠?qū)τ行б晥鲋械妮喬ヌッ婊y、寬度以及直徑進行掃描,完全能夠滿足輪胎表面輪廓三維掃描的需求,同時該系統(tǒng)也能夠應用于機械制造、電子、航空航天等領