全場視覺自掃描測量系統(tǒng)的研究.pdf

1、本文針對現(xiàn)代測量系統(tǒng)發(fā)展過程中對中小型零件快速測量的需求，以攝像機(jī)、激光器和振鏡等設(shè)備為載體，在結(jié)合了線結(jié)構(gòu)光視覺傳感器現(xiàn)場標(biāo)定技術(shù)的基礎(chǔ)上，對全視場自掃描測量系統(tǒng)的工作原理和轉(zhuǎn)換模型以及系統(tǒng)標(biāo)定等問題，從理論和實踐上進(jìn)行了深入的研究和探討，提出了一種新的現(xiàn)場標(biāo)定及測點轉(zhuǎn)換方法，并對該方法進(jìn)行了硬件搭建和軟件編程。最后通過對實物進(jìn)行測量和誤差分析，證明了該系統(tǒng)有較高的測量精度。本文的研究內(nèi)容主要有以下幾個方面： 1．利用已有的線

2、結(jié)構(gòu)光傳感器現(xiàn)場標(biāo)定技術(shù)，結(jié)合對系統(tǒng)轉(zhuǎn)換模型的分析，建立了攝像機(jī)的透視成像模型，并對攝像機(jī)的畸變進(jìn)行校正，完成對攝像機(jī)和系統(tǒng)初始狀態(tài)的標(biāo)定。 2．提出全視場自掃描測頭的三維測點轉(zhuǎn)換模型。利用基于平面網(wǎng)格靶標(biāo)的線結(jié)構(gòu)光現(xiàn)場標(biāo)定方法標(biāo)定攝像機(jī)，并且標(biāo)定線結(jié)構(gòu)光與振鏡的初始狀態(tài)，然后利用振鏡的轉(zhuǎn)動角度確定振鏡轉(zhuǎn)動后反射光平面的位置，進(jìn)而得到一種計算三維測點坐標(biāo)的新方法。 3．開發(fā)了全視場自掃描測量系統(tǒng)的控制軟件。通過軟件對各個

3、硬件進(jìn)行控制，可以實現(xiàn)攝像機(jī)標(biāo)定、測量系統(tǒng)初始狀態(tài)標(biāo)定和測量等功能，并且可以對所測數(shù)據(jù)進(jìn)行簡單的處理、存儲和實時顯示。 本課題設(shè)計的通過改變線結(jié)構(gòu)光平面與振鏡轉(zhuǎn)軸夾角來實現(xiàn)對視場內(nèi)被測零件的自掃描視覺測量的裝置，通過振鏡這種反射裝置驅(qū)動光平面在物空間做掃描運(yùn)動，使線結(jié)構(gòu)光覆蓋攝像機(jī)的整個視場。它將全視場自掃描功能封裝在線結(jié)構(gòu)光視覺測頭內(nèi)部，使掃描成為線結(jié)構(gòu)光視覺測頭的一項內(nèi)置功能。它集光學(xué)三角法、非接觸測量和自掃描測量的優(yōu)點于一