基于线阵光谱共焦的舰载显控台LED软板涂胶微纳级三维测量
发布时间：2021-03-07 08:36
针对舰载显控台LED软板透明涂胶,传统的测量设备和方法无法同时满足测量精度微纳级且实时测量的要求,为了达到这一要求,论文提出了基于线阵光谱共焦的舰载显控台LED软板涂胶三维测量方案。首先通过线阵光谱共焦扫描涂胶采集距离数据,并转化为三维点云数据;然后对点云进行实体化和平滑处理,让三维物体模型更加逼真。最后与三维实体进行交互完成指定涂胶位置的剖面信息提取,后续自动测量根据手动测量涂胶的测量流程,通过流程文件信息控制光栅尺移动到指定的位置完成测量。实验结果表明,论文提出的测量方式,自动测量时在满足检测精度小于3μm和时间小于2.5s的条件下完成了测量,检测准确率高达99.9%,具有很高的实用价值。
【文章来源】：舰船电子工程. 2020,40(08)
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
三维中值平滑
慊?LED软板支架光谱共焦图2线阵光谱共焦测量系统涂胶示意图获取到线阵光谱共焦采集的数据后，然后将利用零平面的距离数据对目标部分数据进行取反获得相对零平面的高度数据，从而实现点云高度数据的采集。数据取反方法如式（1），distzeros是光谱共焦采集到的零平面的距离，disttarget是采集目标点的距离数据，height就是目标点的高度数据。通过式（1）转换得到涂胶点的高度数据，然后综合移动平台光栅尺坐标信息，形成三维点云数据。distzeors-disttarget=height（1）图3涂胶部位点云图点云数据获取的过程中会由于倾斜角多大而产生噪声，针对光谱数据采集过程中产生的3D离散点噪声信息，本文采用自适应三维滤波方法去除3D点云数据中的离群点，最后形成的点云效果如图2所示。三维点云坐标中的Dx值为线阵光谱共焦中的点光谱共焦的间距，Dy值为光栅尺步进的长度，因此点云的xy间距相等，即为有序点云。4.2点云数据转化为面片实体获得点云后，想要显示的三维物体高度信息更加明显的体现出来，因此需要显示热力图。运用红橙黄绿蓝靛紫的颜色变化对应着高度从高到低的变化。本文采用的方法是将PCL中的点云类型定义为PointXYZRGB类型，该类型里面数据信息包含了颜色RGB信息，可以用来显示点云颜色。首先将物体的高度归一化到0~255之间，接着通过下图中的公式来进行伪彩线性映射给各个点RGB赋值形成热力点云图，如图4所示，左上角的颜色条对应着高度信息。具体映射公式如式（2）所示。R(x?y)=ìí00￡f￡63064￡f￡1274f(x?y)-510128￡f￡191255192￡f
的间距，Dy值为光栅尺步进的长度，因此点云的xy间距相等，即为有序点云。4.2点云数据转化为面片实体获得点云后，想要显示的三维物体高度信息更加明显的体现出来，因此需要显示热力图。运用红橙黄绿蓝靛紫的颜色变化对应着高度从高到低的变化。本文采用的方法是将PCL中的点云类型定义为PointXYZRGB类型，该类型里面数据信息包含了颜色RGB信息，可以用来显示点云颜色。首先将物体的高度归一化到0~255之间，接着通过下图中的公式来进行伪彩线性映射给各个点RGB赋值形成热力点云图，如图4所示，左上角的颜色条对应着高度信息。具体映射公式如式（2）所示。R(x?y)=ìí00￡f￡63064￡f￡1274f(x?y)-510128￡f￡191255192￡f￡255G(x?y)=ìí254-4f(x?y)0￡f￡634f(x?y)-25464￡f￡127255128￡f￡1911022-4f(x?y)192￡f￡255B(x?y)=ìí2550￡f￡63510-4f(x?y)64￡f￡1270128￡f￡1910192￡f￡255图4点云热力图热力点云图虽然是有了高度信息但是看起来没有实体那种真实感，交互不够友好。要形成实体图就需要对点云进行三角剖分网格化。本文对有序点云的快速网格化的思想就是根据最邻近原则对点云数据进行三角剖分，就是将三维点云向XOY平面投影，然后将相邻的点连接为一个三角面片。然后根据投影点云的连接关系来确定各原始三维148石钊铭：基于线阵光谱共焦的舰载显控台LED软板涂胶微纳级三维测量
【参考文献】：
期刊论文
[1]舰船显控台噪声分析及试验研究[J]. 赵金鹏. 舰船科学技术. 2019(17)
[2]大型精密工业设备变形量检测方法研究[J]. 陈勇,黄亮. 现代测绘. 2019(04)
[3]点云数据的三角剖分及计算机三维重建[J]. 孔德武. 西南师范大学学报(自然科学版). 2019(07)
[4]浅谈测量显微镜的使用[J]. 李桂玲. 湖北农机化. 2018(12)
[5]各向异性扩散滤波的三维散乱点云平滑去噪算法[J]. 戴士杰,任永潮,张慧博. 计算机辅助设计与图形学学报. 2018(10)
[6]光谱共焦位移传感器色散镜头设计[J]. 田雨,刘宾. 光学技术. 2018(03)
[7]短距离激光测距传感器系统设计[J]. 王顺录,李党娟,范源,郝冬杰. 国外电子测量技术. 2016(11)
[8]弯月面涂胶及其胶厚均匀性的测量[J]. 林继平,梁榉曦,刘正坤,王庆博,宝剑光,洪义麟,付绍军. 强激光与粒子束. 2014(10)
[9]一种新型光谱共焦位移测量系统研究[J]. 柳晓飞,邓文怡,牛春晖,金博石. 传感器与微系统. 2013(04)
[10]基于三维重建数据的双向点云去噪方法研究[J]. 刘辉,王伯雄,任怀艺,罗秀芝. 电子测量与仪器学报. 2013(01)
硕士论文
[1]基于光谱共焦原理的三维表面形貌测量的光学系统研究[D]. 王安苏.苏州大学 2018
本文编号：3068739
【文章来源】：舰船电子工程. 2020,40(08)
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
三维中值平滑
慊?LED软板支架光谱共焦图2线阵光谱共焦测量系统涂胶示意图获取到线阵光谱共焦采集的数据后，然后将利用零平面的距离数据对目标部分数据进行取反获得相对零平面的高度数据，从而实现点云高度数据的采集。数据取反方法如式（1），distzeros是光谱共焦采集到的零平面的距离，disttarget是采集目标点的距离数据，height就是目标点的高度数据。通过式（1）转换得到涂胶点的高度数据，然后综合移动平台光栅尺坐标信息，形成三维点云数据。distzeors-disttarget=height（1）图3涂胶部位点云图点云数据获取的过程中会由于倾斜角多大而产生噪声，针对光谱数据采集过程中产生的3D离散点噪声信息，本文采用自适应三维滤波方法去除3D点云数据中的离群点，最后形成的点云效果如图2所示。三维点云坐标中的Dx值为线阵光谱共焦中的点光谱共焦的间距，Dy值为光栅尺步进的长度，因此点云的xy间距相等，即为有序点云。4.2点云数据转化为面片实体获得点云后，想要显示的三维物体高度信息更加明显的体现出来，因此需要显示热力图。运用红橙黄绿蓝靛紫的颜色变化对应着高度从高到低的变化。本文采用的方法是将PCL中的点云类型定义为PointXYZRGB类型，该类型里面数据信息包含了颜色RGB信息，可以用来显示点云颜色。首先将物体的高度归一化到0~255之间，接着通过下图中的公式来进行伪彩线性映射给各个点RGB赋值形成热力点云图，如图4所示，左上角的颜色条对应着高度信息。具体映射公式如式（2）所示。R(x?y)=ìí00￡f￡63064￡f￡1274f(x?y)-510128￡f￡191255192￡f
的间距，Dy值为光栅尺步进的长度，因此点云的xy间距相等，即为有序点云。4.2点云数据转化为面片实体获得点云后，想要显示的三维物体高度信息更加明显的体现出来，因此需要显示热力图。运用红橙黄绿蓝靛紫的颜色变化对应着高度从高到低的变化。本文采用的方法是将PCL中的点云类型定义为PointXYZRGB类型，该类型里面数据信息包含了颜色RGB信息，可以用来显示点云颜色。首先将物体的高度归一化到0~255之间，接着通过下图中的公式来进行伪彩线性映射给各个点RGB赋值形成热力点云图，如图4所示，左上角的颜色条对应着高度信息。具体映射公式如式（2）所示。R(x?y)=ìí00￡f￡63064￡f￡1274f(x?y)-510128￡f￡191255192￡f￡255G(x?y)=ìí254-4f(x?y)0￡f￡634f(x?y)-25464￡f￡127255128￡f￡1911022-4f(x?y)192￡f￡255B(x?y)=ìí2550￡f￡63510-4f(x?y)64￡f￡1270128￡f￡1910192￡f￡255图4点云热力图热力点云图虽然是有了高度信息但是看起来没有实体那种真实感，交互不够友好。要形成实体图就需要对点云进行三角剖分网格化。本文对有序点云的快速网格化的思想就是根据最邻近原则对点云数据进行三角剖分，就是将三维点云向XOY平面投影，然后将相邻的点连接为一个三角面片。然后根据投影点云的连接关系来确定各原始三维148石钊铭：基于线阵光谱共焦的舰载显控台LED软板涂胶微纳级三维测量
【参考文献】：
期刊论文
[1]舰船显控台噪声分析及试验研究[J]. 赵金鹏. 舰船科学技术. 2019(17)
[2]大型精密工业设备变形量检测方法研究[J]. 陈勇,黄亮. 现代测绘. 2019(04)
[3]点云数据的三角剖分及计算机三维重建[J]. 孔德武. 西南师范大学学报(自然科学版). 2019(07)
[4]浅谈测量显微镜的使用[J]. 李桂玲. 湖北农机化. 2018(12)
[5]各向异性扩散滤波的三维散乱点云平滑去噪算法[J]. 戴士杰,任永潮,张慧博. 计算机辅助设计与图形学学报. 2018(10)
[6]光谱共焦位移传感器色散镜头设计[J]. 田雨,刘宾. 光学技术. 2018(03)
[7]短距离激光测距传感器系统设计[J]. 王顺录,李党娟,范源,郝冬杰. 国外电子测量技术. 2016(11)
[8]弯月面涂胶及其胶厚均匀性的测量[J]. 林继平,梁榉曦,刘正坤,王庆博,宝剑光,洪义麟,付绍军. 强激光与粒子束. 2014(10)
[9]一种新型光谱共焦位移测量系统研究[J]. 柳晓飞,邓文怡,牛春晖,金博石. 传感器与微系统. 2013(04)
[10]基于三维重建数据的双向点云去噪方法研究[J]. 刘辉,王伯雄,任怀艺,罗秀芝. 电子测量与仪器学报. 2013(01)
硕士论文
[1]基于光谱共焦原理的三维表面形貌测量的光学系统研究[D]. 王安苏.苏州大学 2018
本文编号：3068739
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