基于结构光的物体三维形貌光学精密检测方法研究
发布时间：2021-08-25 05:39
众所周知,随着国内外制造业的快速发展,尺寸和三维轮廓作为工业检测领域主要关注的特征,早已成为时下研究焦点。然而,由于检测技术的发展局限,目前对于透明物体的厚度测量以及曲面物体轮廓检测仍然存在很多挑战,如何高精度、非接触地获得物体轮廓信息仍然是国内外的研究重点和难点。近年来,凭借着非接触、高精度、自动化的优点,结构光测量技术在工业、农业、生物医学等诸多领域得到了广泛应用,三维重构和物体识别成为时下研究热点。结构光测量的基本原理是由结构光投射器向待测物体表面投射可控制的光点、光带或者光面结构,通过图像传感器（诸如CCD）获得图像、经过系统几何关系的数学建模,将二维图像信息转换成物体实际的尺寸或者轮廓三维坐标。本文针对工业生产中较为关心的玻璃面板油墨层厚度、曲面元件的轮廓检测问题,研究基于线结构光的玻璃面板油墨厚度无损在线数字化检测系统和以光栅条纹投影为代表的面结构光三维重构技术,深入探讨不同类型的结构光在工业检测中的意义,对项目所涉及到的结构光检测系统中的关键问题进行了研究。在基于线结构光的玻璃面板油墨厚度检测方面,本文提出了一种满足工业化检测需要的玻璃面板油墨厚度无损在线检测系统。该系统...
【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：80 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．１三坐标机?图１．２三坐标机探测金属元件??
?第１章绪论??坡璃面板油墨厚度的测量主要还是依靠人为的、接触式检测，如图１．３所示，通过数字式??千分尺夹紧盖板坡璃两面［６］，或者如图１．４所示，采用接触式的厚度探针进行检测［７］，这??种接触式检测设备消耗人力，检测效率低，速度慢，如果操作不当还会对元件表面造成不??同程度的划伤［８］，所以接触式厚度检测已经不能满足既要保证测量精度和速度，又要保证??不损伤油墨层光洁度的要求。??．Ｘ??、?＼??图１．３数字游标卡尺测量?图１．４接触式探针测量??非接触式的厚度测量方法如涡流测厚法［９］，可测量非磁性金属基体（如：铝、铜、不??锈钢）上非导电覆层的厚度（如：油漆、粉末、塑料、橡胶、珐琅、搪瓷、电泳、防腐层??等），但不能用于测量导电的吸附于非金属的盖板坡璃上的油墨层厚度。此外，还有非接??触式的利用光声效应的油墨厚度检测［１°］，但该检测方法一般用于测量厚度较大的油墨层，??且系统复杂，误差大。由于油墨层具有一定的反光性，因此可以通过光学干涉的方法实现??测量
第１章绪论??ｆｌｉｆ?Ａ??图１．５数造科技三维扫描仪?图１．６数造科技三维扫描仪工作全貌??图１＿７、图１．８是由德国博尔克曼公司（Ａｉｃｏｎ?Ｂｒｅｕｃｋｍａｎｎ）研发的ＰｒｉｍｅＳｃａｎ白光??三维扫描仪，该仪器也是基于条纹投影技术研制的，提供极强的光功率和良好的投影质量，??根据所需的精度，不同相机的分辨率可分为：两百万、五百万或者八百万像素，测量范围??在５０ｍｍ至１０００ｍｍ之间。??ｍ??二．．．．．…??图１．７ＰｒｉｍｅＳｃａｎ扫描仪全貌?图１．８?ＰｒｉｍｅＳｃａｎ扫描仪工作状态??（２?）逆向工程??随着趋于流线化、柔和化的设计理念被提出，日常生活中所见物体早已从传统的规则??形状向着流线型的方向发展，这就意味着原先的规则制造方法已不能满足工业制造的要求，??为了设计、制造这类产品和相应的工装具，逆向工程技术应运而生。??逆向工程［１６］是一种在不依赖工程图纸的前提下对实际物体的尺寸进行测量并最终完??成三维重构的技术。其中的三维扫描重构环节既能够获取待测物体的原始数据，又能够对??这些数据进行插值等处理，最终在重构出模型同时也能进行一些体积和面积等特征的分析，??从而导出原型或优化之后更为流畅的形状
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于逆向工程的三维模型重构[J]. 朱昱,李小武,魏金栋,汪兴兴,朱杨杨,倪红军. 塑料科技. 2017(04)
[2]三坐标检测光学元件曲率半径的误差分析[J]. 彭利荣,王东方,马占龙,谷勇强,王飞,王高文,张春雷. 电子测量与仪器学报. 2014(11)
[3]用于工业三维点测量的接触式光学探针[J]. 李磊刚,梁晋,唐正宗,郭成,胡浩. 光学精密工程. 2014(06)
[4]基于线结构光的反射式平板玻璃厚度测量实验研究[J]. 肖长江,张景超,李兴元,魏勇. 半导体光电. 2013(05)
[5]基于线结构光扫描的足背三维轮廓重构[J]. 李新华,袁振宇,张涛,姚志明. 计算机工程. 2014(02)
[6]基于激光三角法的大内径测量系统[J]. 刘红轩,曲兴华,邢书剑,王高文. 计算机测量与控制. 2011(03)
[7]利用照片建模技术重建文物的三维数据模型[J]. 乔杰,郭隽菡,兰天亮. 文物保护与考古科学. 2011(01)
[8]基于栅线投影法对牙冠三维形貌的研究[J]. 武子靖,董萼良,陈耀忠,刘根娣. 东南大学学报(医学版). 2010(05)
[9]基于激光扫描和高分辨率影像的文物三维重建[J]. 王晓南,郑顺义. 测绘工程. 2009(06)
[10]结构光方法在荧光分子断层成像系统的三维轮廓重构中的应用[J]. 金燕,张晓丁,雷俊杰,白净. 北京生物医学工程. 2009 (06)
博士论文
[1]多波长条纹投影三维测量中相位展开技术的研究[D]. 龙佳乐.华中科技大学 2016
[2]基于线结构光扫描的三维表面缺陷在线检测的理论与应用研究[D]. 吴庆华.华中科技大学 2013
[3]超精密加工高反射曲面光学非接触三维形貌测量[D]. 李绍辉.天津大学 2012
硕士论文
[1]基于线结构光的轮胎胶片搭接检测系统设计[D]. 冯召东.天津大学 2014
[2]基于光栅投影的三维物体重构研究[D]. 张超.电子科技大学 2014
[3]光学元件表面微缺陷可视化检测技术研究[D]. 刘鹏.西安工业大学 2012
[4]基于多深度图像的三维重建技术研究[D]. 任卿.浙江大学 2006
[5]结构光三维视觉检测关键技术研究[D]. 李宏伟.哈尔滨工程大学 2006
本文编号：3361510
【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：80 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．１三坐标机?图１．２三坐标机探测金属元件??
?第１章绪论??坡璃面板油墨厚度的测量主要还是依靠人为的、接触式检测，如图１．３所示，通过数字式??千分尺夹紧盖板坡璃两面［６］，或者如图１．４所示，采用接触式的厚度探针进行检测［７］，这??种接触式检测设备消耗人力，检测效率低，速度慢，如果操作不当还会对元件表面造成不??同程度的划伤［８］，所以接触式厚度检测已经不能满足既要保证测量精度和速度，又要保证??不损伤油墨层光洁度的要求。??．Ｘ??、?＼??图１．３数字游标卡尺测量?图１．４接触式探针测量??非接触式的厚度测量方法如涡流测厚法［９］，可测量非磁性金属基体（如：铝、铜、不??锈钢）上非导电覆层的厚度（如：油漆、粉末、塑料、橡胶、珐琅、搪瓷、电泳、防腐层??等），但不能用于测量导电的吸附于非金属的盖板坡璃上的油墨层厚度。此外，还有非接??触式的利用光声效应的油墨厚度检测［１°］，但该检测方法一般用于测量厚度较大的油墨层，??且系统复杂，误差大。由于油墨层具有一定的反光性，因此可以通过光学干涉的方法实现??测量
第１章绪论??ｆｌｉｆ?Ａ??图１．５数造科技三维扫描仪?图１．６数造科技三维扫描仪工作全貌??图１＿７、图１．８是由德国博尔克曼公司（Ａｉｃｏｎ?Ｂｒｅｕｃｋｍａｎｎ）研发的ＰｒｉｍｅＳｃａｎ白光??三维扫描仪，该仪器也是基于条纹投影技术研制的，提供极强的光功率和良好的投影质量，??根据所需的精度，不同相机的分辨率可分为：两百万、五百万或者八百万像素，测量范围??在５０ｍｍ至１０００ｍｍ之间。??ｍ??二．．．．．…??图１．７ＰｒｉｍｅＳｃａｎ扫描仪全貌?图１．８?ＰｒｉｍｅＳｃａｎ扫描仪工作状态??（２?）逆向工程??随着趋于流线化、柔和化的设计理念被提出，日常生活中所见物体早已从传统的规则??形状向着流线型的方向发展，这就意味着原先的规则制造方法已不能满足工业制造的要求，??为了设计、制造这类产品和相应的工装具，逆向工程技术应运而生。??逆向工程［１６］是一种在不依赖工程图纸的前提下对实际物体的尺寸进行测量并最终完??成三维重构的技术。其中的三维扫描重构环节既能够获取待测物体的原始数据，又能够对??这些数据进行插值等处理，最终在重构出模型同时也能进行一些体积和面积等特征的分析，??从而导出原型或优化之后更为流畅的形状
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于逆向工程的三维模型重构[J]. 朱昱,李小武,魏金栋,汪兴兴,朱杨杨,倪红军. 塑料科技. 2017(04)
[2]三坐标检测光学元件曲率半径的误差分析[J]. 彭利荣,王东方,马占龙,谷勇强,王飞,王高文,张春雷. 电子测量与仪器学报. 2014(11)
[3]用于工业三维点测量的接触式光学探针[J]. 李磊刚,梁晋,唐正宗,郭成,胡浩. 光学精密工程. 2014(06)
[4]基于线结构光的反射式平板玻璃厚度测量实验研究[J]. 肖长江,张景超,李兴元,魏勇. 半导体光电. 2013(05)
[5]基于线结构光扫描的足背三维轮廓重构[J]. 李新华,袁振宇,张涛,姚志明. 计算机工程. 2014(02)
[6]基于激光三角法的大内径测量系统[J]. 刘红轩,曲兴华,邢书剑,王高文. 计算机测量与控制. 2011(03)
[7]利用照片建模技术重建文物的三维数据模型[J]. 乔杰,郭隽菡,兰天亮. 文物保护与考古科学. 2011(01)
[8]基于栅线投影法对牙冠三维形貌的研究[J]. 武子靖,董萼良,陈耀忠,刘根娣. 东南大学学报(医学版). 2010(05)
[9]基于激光扫描和高分辨率影像的文物三维重建[J]. 王晓南,郑顺义. 测绘工程. 2009(06)
[10]结构光方法在荧光分子断层成像系统的三维轮廓重构中的应用[J]. 金燕,张晓丁,雷俊杰,白净. 北京生物医学工程. 2009 (06)
博士论文
[1]多波长条纹投影三维测量中相位展开技术的研究[D]. 龙佳乐.华中科技大学 2016
[2]基于线结构光扫描的三维表面缺陷在线检测的理论与应用研究[D]. 吴庆华.华中科技大学 2013
[3]超精密加工高反射曲面光学非接触三维形貌测量[D]. 李绍辉.天津大学 2012
硕士论文
[1]基于线结构光的轮胎胶片搭接检测系统设计[D]. 冯召东.天津大学 2014
[2]基于光栅投影的三维物体重构研究[D]. 张超.电子科技大学 2014
[3]光学元件表面微缺陷可视化检测技术研究[D]. 刘鹏.西安工业大学 2012
[4]基于多深度图像的三维重建技术研究[D]. 任卿.浙江大学 2006
[5]结构光三维视觉检测关键技术研究[D]. 李宏伟.哈尔滨工程大学 2006
本文编号：3361510
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