高精度三維數(shù)據(jù)掃描機(jī)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用研究.pdf

1、隨著工業(yè)4.0時(shí)代的到來(lái)，“智能工廠(chǎng)”、“智能生產(chǎn)”成了現(xiàn)代制造業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)，自動(dòng)化檢測(cè)技術(shù)是智能化制造的組成部分，不但可以大幅度減少人工，同時(shí)也可保證產(chǎn)品質(zhì)量，歐美先進(jìn)制造業(yè)已大多采用自動(dòng)化檢測(cè)線(xiàn)，我國(guó)隨著智能制造、供給側(cè)改革的推進(jìn)，企業(yè)對(duì)自動(dòng)化智能化檢測(cè)的需求與日俱增。其中三維測(cè)量技術(shù)有著精度高、魯棒性強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)，逐步成為了測(cè)量領(lǐng)域研究的重點(diǎn)，尤其是隨著激光技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)以及圖像處理技術(shù)等高新技術(shù)的快速發(fā)展，使得光學(xué)式三維測(cè)量技術(shù)得

2、到了廣泛性的應(yīng)用。三維數(shù)據(jù)掃描機(jī)是光學(xué)式三維測(cè)量技術(shù)的一個(gè)典型應(yīng)用。傳統(tǒng)的三維數(shù)據(jù)掃描機(jī)大部分是采用激光和相機(jī)配合的方式進(jìn)行同步掃描與圖像采集，其對(duì)激光亮度、穩(wěn)定性和相機(jī)數(shù)據(jù)采集實(shí)時(shí)性的要求很高，過(guò)于依賴(lài)硬件之間的協(xié)同配合，導(dǎo)致精度達(dá)不到高精密要求，從而失去三維測(cè)量技術(shù)的最大優(yōu)勢(shì)。
　　針對(duì)傳統(tǒng)的三維數(shù)據(jù)掃描機(jī)測(cè)量精度不高的問(wèn)題，本課題提出了一種采用光譜共焦位移計(jì)的三維數(shù)據(jù)掃描系統(tǒng)，在一定程度上提高了測(cè)量精度，增強(qiáng)了實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的穩(wěn)定

3、性。本課題將該三維數(shù)據(jù)掃描機(jī)應(yīng)用在燃?xì)廨啓C(jī)葉片輪廓測(cè)量和皮革自然紋理測(cè)量上，并對(duì)其數(shù)據(jù)采集和三維數(shù)據(jù)處理進(jìn)行了進(jìn)一步研究。
　　本文所論述的工作內(nèi)容主要有：
　　(1)查閱相關(guān)資料及國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)，詳細(xì)對(duì)比分析了幾種主流的三維光學(xué)非接觸測(cè)量法。調(diào)研目前現(xiàn)有的燃?xì)廨啓C(jī)葉片測(cè)量方法，其中主要調(diào)研了葉片前后緣高精度測(cè)量的研究現(xiàn)狀。查閱了皮革表面自然紋理測(cè)量的發(fā)展歷程與研究現(xiàn)狀。
　　(2)光學(xué)系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。在這部分中，主要

4、包括光譜共焦位移傳感器測(cè)量原理，數(shù)控平臺(tái)系統(tǒng)介紹，和掃描系統(tǒng)的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。
　　(3)三維數(shù)據(jù)掃描機(jī)在燃?xì)廨啓C(jī)葉片輪廓測(cè)量上的應(yīng)用研究，其中詳細(xì)論述了燃?xì)廨啓C(jī)葉片前后緣的輪廓測(cè)量，和燃?xì)廨啓C(jī)葉片360度高精度測(cè)量。提出了自適應(yīng)迭代最小二乘法和多角度數(shù)據(jù)融合算法，并通過(guò)數(shù)據(jù)仿真對(duì)比了算法的優(yōu)缺點(diǎn)。
　　(4)三維數(shù)據(jù)掃描機(jī)在皮革自然紋理測(cè)量上的應(yīng)用研究，其中包括皮革材質(zhì)對(duì)測(cè)量精度影響的研究，基于空間域的高保真自適應(yīng)降噪算法，