基于光栅投影测量的蒙皮对缝检测技术研究

针对飞机蒙皮对缝阶差与间隙的数字化检测问题,以光栅投影测量技术为基础,对阶差与间隙的测量技术进行了研究,提出了一种新的阶差与间隙的测量方法。首先采用光栅投影测量技术,获取待测面的稠密点云数据;然后从图像中对接缝区域进行定位,根据点云与图像之间的对应性,获得对缝区域的点云数据;对对缝区域点云数据进行分析,确定对缝两侧直线段的终点和对缝的边缘点,从而计算出对缝的阶差与间隙。相对于线结构光扫描,所提方法获得的数据更加密集,并且一次测量即可完成视场内所有对缝的分析,效率较高。试验分析表明,所提方法检测结果均值误差小于0.03mm,最大误差小于0.05mm,可以满足飞机蒙皮对缝检测的要求。

基于光栅投影测量改进的类双目系统标定方法

系统标定是光栅投影测量系统中的关键一步。将投影仪看成相机的类双目系统标定方法具有操作简单、精度高、可靠性强的优势。在此系统标定方法的基础上,提出一种提高测量系统精度的系统标定方法。根据提取的标定板上圆标识的圆心坐标,利用计算机生成含有相对应十字标识的图像,用于相机标定,可避免圆标识轮廓对角点提取的影响,从而提高相机标定精度。同时,推导快速求取投影仪伽马的表达式用于相位校正,可建立投影仪像素与相机像素精确的对应关系,从而提高投影仪标定精度。结合投影仪和相机的标定结果,建立统一的世界坐标系完成整体系统的标定。实验结果表明:采用上述标定方法,可将投影仪和相机标定精度分别达到0.25 pixel和0.15 pixel;同时测量了一个长方体,精度达到0.142 7 mm。

光栅投影测量系统三维形貌拼接技术研究

针对尺寸较大或型面复杂的被测物形貌的测量,提出了一种基于投影仪投射标记点和全局控制点的三维形貌拼接方案。方案充分利用光栅投影测量系统的优势,以拼接相机坐标系为中介,将被测物表面在投影系统视觉传感器坐标系下的多视点云坐标转换到全局坐标系下,实现了将投影系统视觉传感器在不同位置、不同角度的测量数据统一到全局坐标系,完成拼接。该方案避免了人工标记点的粘贴,保持了被测物表面的原有形貌,提高了测量效率,同时克服了基于相邻图像重叠拼接中的误差累积问题。此方案方法操作简单,原理可行,精度可满足要求。实验结果表明:拼接的X,Y,Z坐标均方根误差分别为:0.056 mm、0.023 mm、0.165 mm,测量系统的绝对误差为0.33 mm。

机械零件三维形貌的光栅投影测量系统

建立了一种基于虚拟复合光栅的三维形貌测量系统 ,利用两种频率光栅的合成投影 ,实现物体表面突变部分的测量。测量系统适用于机械零件的三维形貌检测 ,并且得到令人满意的测量结果。

光栅投影测量中结果可视化显示方法

光栅投影测量技术作为一种重要的三维测量方法,已在许多领域得到广泛应用,但是均存在测量结果显示不够直观的问题。针对这个问题,提出了一种直接利用光栅投影测量系统中的投影仪将测量结果投影到被测件表面的可视化显示方法,通过对投影仪内参数及其与相机位置关系的标定,可实现投影的测量结果直接和检测区域相对应,因此可大大提高可视化显示的直观性。针对该方法中的核心问题——投影仪标定问题,提出了一种简便的标定方法,可快速完成投影仪参数及其位置关系的标定。实验结果表明,所提标定方法简单有效,标定的平均反投影误差是0.63像素,具有较高的标定精度,采用该标定结果可准确将测量结果投影显示到被测区域,满足可视化显示的要求。

零件测量位置对光栅投影测量精度的影响

从原理上分析了光栅投影法测量的误差产生原因,并通过不同的测量方法对风机叶片的同一块表面形状进行了测量,比较各种测量方法之间的误差情况,验证了拍摄中心位置所测得的点云数据与被测物体在远离拍摄中心的情况下,偏离距离越远,其绝对偏差越大,点云数据也更加离散。

光栅投影相位测量轮廓术在SMT锡膏三维检测中的应用研究

该文研究采用光栅投影相位测量轮廓术实现锡膏三维测量,选择合适的硬件设备搭建了锡膏三维测量实验系统,采用四步相移法进行锡膏三维测量。实验结果表明,该文所设计的锡膏三维测量实验系统采用光栅投影相位测量轮廓术能够重建锡膏三维信息,可以达到锡膏三维检测精度的要求。

光栅投影三维测量中线条纹细化方法的研究

在描述和分析OPTA细化算法的基础上,考虑到光栅投影三维测量的要求,对OPTA细化算法进行了适当改进。实践证明,该算法获得了理想的处理结果。

反向工程中测量点云配准的新方法

在光学非接触三维测量中,复杂对象的重构需要多组测量数据的配准。为了获得好的配准结果,提出一种新的配准方法——直接误差分析配准方法。该方法基于一种新型的双目CCD光栅投影测量系统进行测量和分析。实验结果表明该测量方法的配准误差大约0.2mm左右,从而证实该方法的可行性。

FTP测量物体的三维轮廓信息实验

利用FTP三维物体表面轮廓测量技术,首先投影仪将正弦光栅投影到被测物表面,用CCD摄像机采集参考光栅图像和变形光栅图像,并输入到计算机,对图像进行分析处理,以获取被测物体表面的三维信息。本文介绍了基于光栅投影的三维形貌测量系统的测量系统平台的搭建、图像采集、处理和分析的整个过程,给出了重构后的三维图像。最后对整个实验测量过程中的误差来源进行了分析。

Fourier变换轮廓术中参数的选择和优化研究

利用光栅投影法原理进行三维物体轮廓测量的关键是要选取合适的参数,以确保系统测量精度和测量范围,并确保证傅里叶频谱的完全分离。重点讨论利用等效波长的概念,对傅里叶变换轮廓术(FTP)中的参数进行选择和优化。实验结果表明,压缩夹角,提高投影光栅的空间频率,可在频域中避免各次频谱的混叠,并保证系统的测量精度。

区域分割的亚像素相位立体匹配算法

针对双目光栅投影测量中深度不连续及边界阴影处的误匹配导致测量误差大的问题,提出区域分割的亚像素相位立体匹配算法。该算法采用由粗到精的匹配策略,在标准极线几何、相位等约束下获得粗匹配点。根据变形栅线图、展开相位图的特点将粗匹配结果分为不包含边界阴影的深度连续区域、边界阴影及深度不连续区域,分别使用加窗匹配测度最小二乘法和外插法获得亚像素匹配点。实验结果表明:该算法能有效消除传统匹配算法在深度不连续处的视差平滑过渡;与传统点基元匹配算法相比,该算法在边界阴影及深度不连续处的平均高度相对误差减小了62%~69%,与传统模板匹配算法相比,该算法在边界阴影及深度不连续处的平均高度相对误差减小了57%~61%,在深度连续处的匹配精度提高了3~4倍。该算法有效提高了相位立体匹配的精度,对提高目前三维测量技术精度具有重要意义。