基于光斑投影3D-DIC的动态液面波高场测量方法研究

动态液面波高场测量与面型三维重建是流体力学、晃荡动力学等研究领域中的重要问题,但目前仍缺乏一种简易且高效的高精度全场测量手段.基于光斑投影和三维数字图像相关(3D digital image correlation,3DDIC)原理,提出了一种动态液面波高场的测量方法.通过液体染色和光斑投影,在液体表面形成光斑纹理,设置双目相机拍摄动态液面的散斑图像.运用交比不变性标定板及张正友标定法获得双目相机内外参矩阵,并基于反向组合高斯牛顿(inverse-compositional Guass-Newton,IC-GN)的3D-DIC算法实现动态液面波高场的高精度三维重构.进一步建立光斑投影的几何光学模型,模拟规则波液面的双目图像,开展数值模拟测量以验证本方法的理论精度,同时开展真实液面波高场的测量验证.结果表明,本方法可实现动态液面波高场的高精度全场测量,模拟液面测量的均方差为0.004 mm,真实静态液面抬升测量的均方差为0.022 mm,真实动态液面测量的均方差小于0.037 mm.本文方法具有高精度、非接触和全场测量等优势,可在实验室流体测量和相关工程场景中推广应用.

基于三维拼接技术的三维测量系统的开发

提出一种利用参考底座对三维数据进行剪裁拼接的新方法并应用于360°三维全场测量。通过对测量算法、控制软件、云台以及计算机串口通信的系列研究,开发出相应的程序和控制硬件,最终建立了采用面结构光照明的、自动化的360°三维形貌测量系统。该系统给工业三维全场测量提供了一个可操作平台,精确度也达到了实用要求。

三维测量数据同步自动配准方法

提出一种三维(3-D)视觉测量数据同步自动配准方法。利用改进的3-Dshape context描述符建立当前测量数据与已获得数据间的匹配点对,得到候选的重叠数据,并用最近点迭代(ICP)算法进行验证和精确配准。将视觉传感器每次获得的测量数据与已获得的测量数据配准,最终将所有测量数据统一到同一坐标系下。实验时,采用视觉传感器对维纳斯石膏像进行多角度测量,对测量数据进行同步配准,获得石膏像表面完整的3-D模型。该配准方法无需任何外部辅助设备,便于操作者观察测量进度并及时调整视觉传感器路径规划,从而提高三维形貌测量效率。

三维测量中透视成像造成的误差及修正

这篇文章分析讨论了光学三维测量中透视成像造成的误差并提出了修正算法,有效地提高了三维形貌测量的精确度。该算法不仅适用于正交解调算法和相位测量轮廓术,还适用于其他采用面成像器件的三维测量系统。

基于正交解调算法的三维轮廓术的误差因素分析

发现基于正交解调算法的三维 (3- D)轮廓术存在的三种主要误差 :激光干涉仪的激光散斑造成的误差 ;正交解调算法中混频频率所引入的误差 ,结构光中余弦条纹形变造成的误差。对 3种误差进行了实验及理论分析 。