基于路径补偿的激光投影图形转角偏差矫正研究

在先进装备制造业中广泛应用的激光扫描投影技术在扫描投影复杂图形时易出现图形转角偏差,严重影响投影图形形状准确度,影响实际零部件定位装配。为解决此问题,分析了转角轮廓偏差产生的原因,研究了基于转角点处路径补偿的激光扫描投影图形偏差校正方法,在自主搭建的激光扫描投影系统中应用所研究方法进行验证实验。实验结果表明,优化后的插补路径数据信息点可以压缩至51.92%,补偿后的投影图形形状准确度优于0.5 mm。所研究方法能够优化非预期的转角点处的图形偏差,在自主研发的激光扫描投影系统中,可显著提高投影图形的形状精度,具有良好的实际应用价值。

多色分图层激光扫描自聚焦投影技术

为了突破常规激光投影仪由于单一波长的局限性造成应用场景的限制,同时实现对不同零件、不同材料、不同装配工艺的分图层投影,设计并搭建了多色分图层激光扫描自聚焦投影系统。系统采用2种波长的激光作为光源,根据二向色镜的位置不同,提出了多色共光轴和分光路2种激光扫描自聚焦投影方案,并推导了相应的光学系统数学模型。通过系统的自聚焦功能调节镜组间距,均可以实现在不同距离的投影面上聚焦出不同颜色的最小光斑。利用ZEMAX光学设计软件对2种投影光学系统进行仿真,并从系统可靠性和投影效果上对2种系统进行比较分析。实验结果表明:在3 m处的投影面上,共光轴系统各种波长的光斑直径均在0.8 mm以内,且光斑大小均匀,可以实现多色分图层的扫描自聚焦投影功能。

激光扫描投影系统背向反射目标扫描方法

激光扫描投影前,需要对待投影工件上的背向反射目标进行扫描,并计算背向反射目标在投影仪坐标系下的中心坐标。研究了不同的背向反射目标扫描方法,提出了向日葵形扫描方法和外摆线形扫描方法。不同背向反射目标扫描方法的扫描时间不同,对应边缘扫描点的数量和位置也不同,会影响背向反射目标中心提取的准确性。实验结果表明,外摆线形扫描方法的扫描时间为0.612 s,数据使用率是光栅矩形扫描方法的6.719倍,平均中心提取误差为0.227935 mm。向日葵形扫描方法的扫描时间为0.36 s,数据使用率是光栅矩形扫描方法的6.231倍,平均中心提取误差为0.055710 mm。因此,向日葵形扫描方法能够缩短扫描时间,提高扫描数据的使用率,提取更精准的反射目标中心。

基于特征自适应的激光扫描投影图形控制点提取及优化方法

提出一种基于特征自适应的激光扫描投影图形控制点提取及优化方法,该方法依据各相邻点的曲率和法向量夹角划分待投影图形的特征区域和非特征区域,实现针对不同图形特征的投影控制点自适应分布。同时,为了保证投影图形控制点在稀释处理后的形状准确度,提出基于人眼空间分辨率的控制点数量稀释和优化方法。最后,将优化得到的投影图形控制点作为扫描投影点完成待投影图形轮廓的循环扫描投影。实验结果表明:将所提方法应用到激光扫描投影系统中,可使投影图形控制点数减少20%以上,有效解决了扫描投影复杂图形时的"闪烁"问题。