非接触光学三坐标测量机的研究

发布时间：2017-04-15 02:16

  本文关键词：非接触光学三坐标测量机的研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着现代测量技术的迅速发展,光学式三坐标测量机逐渐成为现代测量领域的研究重点。在我国的工业生产中,三坐标测量机被广泛应用于各行业,特别在立体印刷、航空叶片测量、古文物修复、医学三维打印等方面,三坐标测量机的应用具有十分重要的意义。传统的三坐标测量机大部分采用接触式点扫描的方法进行三维测量,其测量速度慢,数据采集密度低,不利于工业化应用。现阶段,基于图像处理、应用光学以及机器视觉等高新技术的融合发展,三维测量技术逐渐完善,人们可以更快速、更准确地获取客观物体的三维轮廓信息。因此,本课题的开展具有十分重要的理论意义和应用价值。本论文介绍了国内外常用三维测量技术的研究现状,针对三维轮廓测量技术存在三维测量速度慢、数据采集密度低、测量精度低等问题,本课题提出一种采用线激光的非接触式三坐标测量机,加快三维测量速度,提高数据采集密度,改善工作效率,有利于工业化应用。本课题提出的三坐标测量机基于激光三角法测量原理,根据直射式测量方法的特点,完成光路系统的设计和硬件系统的搭建。其中,本三坐标测量机的硬件系统主要包括光学三维测量模块和二轴运动平台控制模块。光学三维测量模块中主要包含线激光器和三维相机；二轴运动平台控制模块主要包含计算机、运动控制器和二轴直线电机。在后期三维数据处理中,本课题提出了一种自适应滤波及多视场三维图像拼接方法,通过利用动态搜索窗口,自动选择最佳的滤波窗口对噪声进行滤波,并根据三维图像的互相关匹配特性,对三维图像进行拼接处理。最后,对多种样品进行三维测量,详细分析测量结果和性能指标,测量样品包括：(1)两种不同半径尺寸的基准滚珠；(2)三维自然纹理的皮革材料；(3)航空动力叶片的后缘轮廓。根据测量结果分析可得,本三坐标测量机测量速度快、数据采集密度大、三维测量精度高,适用于高精度测量表面曲率变化大、曲面形态复杂的物体。综合上述结论,本课题提出的三坐标测量机达到高速、高精度、高分辨率的技术要求,对于复杂曲面的高精度三维测量起着重要作用,在三维测量领域具有广阔的应用前景。
【关键词】：三坐标测量机 非接触 自适应滤波 高速 高分辨率
【学位授予单位】：广东工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP391.41
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-11
• 第一章 绪论11-20
• 1.1 三坐标测量机的应用及研究意义11-13
• 1.2 三坐标测量机的研究现状13-17
• 1.2.1 接触式三维测量技术13-15
• 1.2.2 光点探头三维测量技术15-16
• 1.2.3 相位轮廓三维测量技术16-17
• 1.3 本文研究内容及意义17-18
• 1.3.1 研究内容17-18
• 1.3.2 研究目标及意义18
• 1.4 本文论述结构18-19
• 1.5 本章小结19-20
• 第二章 三坐标测量机的测量原理20-27
• 2.1 三维测量原理20-26
• 2.1.1 激光三角测量原理20-21
• 2.1.2 直射式测量法的测量原理21-23
• 2.1.3 斜射式测量法的测量原理23-24
• 2.1.4 直射式测量法和斜射式测量法的对比24-25
• 2.1.5 Scheimpflug验证条件25-26
• 2.2 本章小结26-27
• 第三章 三坐标测量机的硬件系统构成27-42
• 3.1 线结构光源27-28
• 3.2 三维相机模块28-36
• 3.2.1 三维相机结构介绍28-29
• 3.2.2 三维相机工作原理29-30
• 3.2.3 三维相机的标定30-33
• 3.2.4 中心条纹识别33-35
• 3.2.5 三维数据获取35-36
• 3.3 电机运动控制平台36-37
• 3.4 三坐标测量机测量模型37-41
• 3.5 本章小结41-42
• 第四章 三维图像的自适应滤波及多视场拼接算法42-50
• 4.1 三维图像的自适应滤波算法42-47
• 4.1.1 噪声搜索42-45
• 4.1.2 自适应滤波45-47
• 4.2 三维图像的多视场拼接算法47-49
• 4.2.1 自相关匹配47-48
• 4.2.2 三维图像拼接48-49
• 4.3 本章小结49-50
• 第五章 实验数据及分析50-59
• 5.1 系统测量精度分析50-52
• 5.2 测量结果分析及性能指标对比52-58
• 5.2.1 三维纹理皮革测量52-55
• 5.2.2 航空叶片轮廓测量55-58
• 5.3 本章小结58-59
• 总结和展望59-61
• 参考文献61-65
• 攻读学位期间获得的成果65-67
• 致谢67

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 陈典正;;三坐标测量机在工艺装备检测中的应用(上)[J];机械工艺师;1990年02期

2 伍乐;江苏省三坐标测量机专业协作组成立[J];数据采集与处理;1991年01期

3 ;三坐标测量机技术讲座在青岛市举办[J];测控技术;1991年03期

4 胡俭;;三坐标测量机与实物设计/实物程编[J];航空精密制造技术;1991年03期

5 项锋;;三坐标测量机程序的开发及应用[J];科技传播;2014年07期

6 荣烈润;三坐标测量机的现状和发展动向[J];机电一体化;2001年06期

7 房兵红;;三坐标测量机测量圆弧的误差分析[J];电子测试;2009年02期

8 廖菲;曾韬;;基于三坐标测量机的曲面测量规划方法[J];微计算机信息;2010年10期

9 张通稳;赵勇;;三坐标测量机在床头箱检测中的应用[J];装备制造技术;2010年05期

10 郭旗;;三坐标测量机在汽轮机叶片测量中的应用[J];数字技术与应用;2010年12期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 芮健;;充分利用三坐标测量机进行测量[A];江苏省计量测试学会2005年论文集[C];2005年

2 王红旗;;基于三坐标测量机测量同轴度的几点探讨[A];2011航空试验测试技术学术交流会论文集[C];2010年

3 王云霞;张鹏程;李宝治;曾卫东;;便携式三坐标测量机在曲面铸钢件生产中的应用[A];中国机械工程学会第十一届全国铸造年会论文集[C];2006年

4 杜欣;;浅谈三坐标测量机[A];第八届全国设备与维修工程学术会议、第十三届全国设备监测与诊断学术会议论文集[C];2008年

5 陈其伟;;几个三坐标测量机与专用检测量具检测结果明显差异的案例[A];第十三届全国汽车检测技术年会论文集[C];2009年

6 夏瑞雪;陈晓怀;;纳米三坐标测量机误差检定方法研究[A];第七届全国信息获取与处理学术会议论文集[C];2009年

7 方欣欣;王子刚;;三坐标测量机X向位置偏差的测量不确定度[A];第三次全国会员代表大会暨学术会议论文集[C];2002年

8 席增强;于迎红;;三坐标测量机数控系统改造[A];科技、工程与经济社会协调发展——河南省第四届青年学术年会论文集（上册）[C];2004年

9 王宏涛;陈晓怀;费业泰;;三坐标测量机检定装置的研制[A];中国宇航学会深空探测技术专业委员会第四届学术年会论文集[C];2007年

10 孙益东;;三坐标测量机检测圆弧样板轮廓度的变通方法[A];2013年江苏省计量测试学会学术会议论文集[C];2013年

中国重要报纸全文数据库 前7条

1 青岛前哨朗普测量技术有限公司总经理 李洪全;自主创新使“前哨”闯出一条新路[N];中国机电日报;2000年

2 通讯员 贺先胜 记者 胡波;前哨公司与三坐标测量机[N];中国航空报;2001年

3 祖江嵩;我国首台大型龙门三坐标测量机研制成功[N];中国航空报;2004年

4 YMG记者 马银涛　通讯员 莫言;烟台汽车制造业植入“顶级引擎”[N];烟台日报;2008年

5 徐冰;全国首台高精度大型三坐标测量机问世[N];中国建设报;2008年

6 通讯员 贺先胜 记者 胡波;自主创新使前哨朗普闯出一条新路[N];中国航空报;2001年

7 本报记者 尚慧辉　本报通讯员 张海刚;找准人生坐标的绚丽人生[N];山西日报;2004年

中国博士学位论文全文数据库 前9条

1 林慎旺;三坐标测量机精度检测评定及虚拟坐标系统研究[D];合肥工业大学;2004年

2 刘达新;基于三维CAD的智能三坐标测量机检测规划系统的研究与开发[D];合肥工业大学;2009年

3 王晨晨;异端类型三坐标测量机结构原理及误差修正技术研究[D];合肥工业大学;2012年

4 马修水;三坐标测量机动态误差源分析、建模与修正技术研究[D];合肥工业大学;2005年

5 程方;纳米三坐标测量机测控系统关键技术研究[D];合肥工业大学;2010年

6 赵金才;坐标测量系统零件信息提取与位姿自动识别的研究[D];天津大学;2005年

7 王伟丽;纳米三坐标测量机机械结构及接触式测头技术研究[D];合肥工业大学;2008年

8 李瑞君;纳米三坐标测量机三维大量程接触扫描探头系统的研制[D];合肥工业大学;2013年

9 吴晓峰;超精密激光三维测量与控制技术研究[D];天津大学;2007年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 王宏涛;三坐标测量机精度的球列检定原理及装置的研究[D];合肥工业大学;2009年

2 出晓岚;集成于三坐标测量机的激光三角法测量系统[D];厦门大学;2009年

3 何章毅;智能化三坐标测量机软件关键技术研究[D];哈尔滨工业大学;2006年

4 周浩;纳米三坐标测量机误差补偿及精度评定[D];合肥工业大学;2015年

5 向志聪;非接触光学三坐标测量机的研究[D];广东工业大学;2016年

6 王克新;双臂式水平臂三坐标测量机误差补偿技术研究[D];天津大学;2007年

7 齐永利;三坐标测量机运动控制系统研究[D];天津大学;2007年

8 陈丽;三坐标测量机在汽车发动机质量控制中的应用研究[D];吉林大学;2008年

9 李军强;三坐标测量机通讯控制系统研究[D];天津大学;2008年

10 李启标;纳米三坐标测量机的误差分离与精度评定[D];合肥工业大学;2009年

  本文关键词：非接触光学三坐标测量机的研究，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：307385