高精度三维扫描系统的设计与实现
发布时间：2021-01-16 16:39
随着现代测量技术与计算机技术的飞速发展,高精度三维扫描机正逐渐成为现代三维测量领域的研究重点。在当今的工业生产中,三维扫描技术正被广泛应用于各行各业中,特别是在3D打印、航空叶片检测、古文物修复等方面。传统的三维扫描机大多数采用接触式的方法进行三维测量,其测量精度低、数据采集速度慢等缺点,不利于在现代工业中应用。目前,随着工业4.0时代的到来,基于运动控制、应用光学、机器视觉与图像处理等高新技术的高速发展与相互融合,三维扫描技术正在强力的技术支持与巨大的生产需求的共同带动下不断创新、逐步完善,人们可以更加精确、更加高效地获取客观物体的三维信息。因此,本系统设计具有十分重要的理论研究意义与实际应用价值。本论文详细介绍了国内外在三维扫描技术领域的研究现状,针对三维扫描技术存在的扫描速度慢、测量精度低等问题,提出一种基于高精度二维直线电机运动控制系统,并利用光谱共焦位移传感器进行高度测量的高精度三维扫描系统,提高三维扫描的精度,同时加快扫描的速度,改善工作效率,有利于工业化应用。本课题所设计的高精度三维扫描系统的硬件系统主要包括基于PMAC运动控制器的高精度二维直线电机运动平台和基于光谱共焦...
【文章来源】：广东工业大学广东省
【文章页数】：59 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
光栅组成示意图
第二章 系统概述与方案设计调整，再通过导轨丝杠把电机的旋转运动转换为直线和速度相结合的双闭环控制模式。位置环主要由运动主要由电机的驱动器与编码器构成。在这种双闭环的能够实时获取电机的当前位置，还能对电机的各种运精密的机械运动装置搭建一个结构稳定、运作高效的程度地降低外部因素对三维扫描产生的干扰，从而保精度[22]。
图 2-6 激光三角测量法的安装方式；(a)直射式测量法；(b)斜射式测量法Installation of Laser triangulation measurement method；(a) Direct incident ray measurement; (b) Oblique incident ray method of measurement光共焦测量法测量法的主要特点是纵向分辨率高，这使得共焦测量法能够用于。共焦测量法是目前三维扫描工作中测量物体的三维信息的主要量法的基本测量原理是利用半导体激光发射器产生激光，激光经的光路调整后投射到被测表面上，然后反射光在经过同样光学元光装置接收，如图 2-7 所示。其中激光从光源到被测表面的光路感光装置的光路具有相同的焦距，这充分体现了共焦测量法的基的基本理论，当物镜的焦距发生变化时，物镜焦点的位置也会随激光在被测表面上出现最集中、最明亮的光点时，可以测出被测度数据。激光共焦测量法的主要缺点是传感器结构比较复杂、成
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于白光LED的光谱共焦位移传感器[J]. 王津楠,陈凤东,刘炳国,甘雨,刘国栋. 中国测试. 2017(01)
[2]三维扫描在承载鞍检测中的应用[J]. 费强. 轨道交通装备与技术. 2016(03)
[3]基于微小型平板类零件微装配系统的研究[J]. 慕丽,孙全伟,郝永平,刘扬. 组合机床与自动化加工技术. 2015(06)
[4]激光共聚焦显微成像数据采集系统设计[J]. 薛晓君,张运海,胡边,唐志豪. 电子测量技术. 2013(06)
[5]高精度激光三角位移测量系统误差分析[J]. 何凯,陈星,王建新,张勤耀. 光学与光电技术. 2013(03)
[6]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)
[7]光谱共焦测量系统中的色散透镜组设计[J]. 金博石,邓文怡,牛春晖,李晓英. 光学技术. 2012(06)
[8]基于ARM和DSP的嵌入式运动控制器设计与实现[J]. 曾毅,皮佑国. 计算机测量与控制. 2012(04)
[9]基于PMAC的稳定平台伺服系统设计[J]. 胡青青,李奇,朱海荣. 航空兵器. 2012(01)
[10]基于彩色共焦的位移测量系统研究[J]. 高鑫,邓文怡,牛春晖. 光学技术. 2012(01)
硕士论文
[1]高精度三维扫描系统的设计与应用研究[D]. 肖彻.广东工业大学 2018
[2]基于五轴平台CFRP增材制造轨迹控制方法研究[D]. 李晓琴.安徽理工大学 2017
[3]非接触光学三坐标测量机的研究[D]. 向志聪.广东工业大学 2016
[4]扫描式激光三维测量系统的研究[D]. 段锁城.长春理工大学 2016
[5]光谱共焦位移传感器设计技术研究[D]. 武芃樾.中国工程物理研究院 2012
[6]激光三角测量光学系统设计及性能分析[D]. 卢凤凰.西南交通大学 2011
[7]共焦检测系统扫描采集与数据处理技术研究[D]. 王宇航.哈尔滨工业大学 2010
[8]船用三维激光扫描仪总体设计和点云处理[D]. 孙韬.西安科技大学 2009
[9]三维激光扫描技术及其工程应用研究[D]. 董秀军.成都理工大学 2007
本文编号：2981163
【文章来源】：广东工业大学广东省
【文章页数】：59 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
光栅组成示意图
第二章 系统概述与方案设计调整，再通过导轨丝杠把电机的旋转运动转换为直线和速度相结合的双闭环控制模式。位置环主要由运动主要由电机的驱动器与编码器构成。在这种双闭环的能够实时获取电机的当前位置，还能对电机的各种运精密的机械运动装置搭建一个结构稳定、运作高效的程度地降低外部因素对三维扫描产生的干扰，从而保精度[22]。
图 2-6 激光三角测量法的安装方式；(a)直射式测量法；(b)斜射式测量法Installation of Laser triangulation measurement method；(a) Direct incident ray measurement; (b) Oblique incident ray method of measurement光共焦测量法测量法的主要特点是纵向分辨率高，这使得共焦测量法能够用于。共焦测量法是目前三维扫描工作中测量物体的三维信息的主要量法的基本测量原理是利用半导体激光发射器产生激光，激光经的光路调整后投射到被测表面上，然后反射光在经过同样光学元光装置接收，如图 2-7 所示。其中激光从光源到被测表面的光路感光装置的光路具有相同的焦距，这充分体现了共焦测量法的基的基本理论，当物镜的焦距发生变化时，物镜焦点的位置也会随激光在被测表面上出现最集中、最明亮的光点时，可以测出被测度数据。激光共焦测量法的主要缺点是传感器结构比较复杂、成
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于白光LED的光谱共焦位移传感器[J]. 王津楠,陈凤东,刘炳国,甘雨,刘国栋. 中国测试. 2017(01)
[2]三维扫描在承载鞍检测中的应用[J]. 费强. 轨道交通装备与技术. 2016(03)
[3]基于微小型平板类零件微装配系统的研究[J]. 慕丽,孙全伟,郝永平,刘扬. 组合机床与自动化加工技术. 2015(06)
[4]激光共聚焦显微成像数据采集系统设计[J]. 薛晓君,张运海,胡边,唐志豪. 电子测量技术. 2013(06)
[5]高精度激光三角位移测量系统误差分析[J]. 何凯,陈星,王建新,张勤耀. 光学与光电技术. 2013(03)
[6]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)
[7]光谱共焦测量系统中的色散透镜组设计[J]. 金博石,邓文怡,牛春晖,李晓英. 光学技术. 2012(06)
[8]基于ARM和DSP的嵌入式运动控制器设计与实现[J]. 曾毅,皮佑国. 计算机测量与控制. 2012(04)
[9]基于PMAC的稳定平台伺服系统设计[J]. 胡青青,李奇,朱海荣. 航空兵器. 2012(01)
[10]基于彩色共焦的位移测量系统研究[J]. 高鑫,邓文怡,牛春晖. 光学技术. 2012(01)
硕士论文
[1]高精度三维扫描系统的设计与应用研究[D]. 肖彻.广东工业大学 2018
[2]基于五轴平台CFRP增材制造轨迹控制方法研究[D]. 李晓琴.安徽理工大学 2017
[3]非接触光学三坐标测量机的研究[D]. 向志聪.广东工业大学 2016
[4]扫描式激光三维测量系统的研究[D]. 段锁城.长春理工大学 2016
[5]光谱共焦位移传感器设计技术研究[D]. 武芃樾.中国工程物理研究院 2012
[6]激光三角测量光学系统设计及性能分析[D]. 卢凤凰.西南交通大学 2011
[7]共焦检测系统扫描采集与数据处理技术研究[D]. 王宇航.哈尔滨工业大学 2010
[8]船用三维激光扫描仪总体设计和点云处理[D]. 孙韬.西安科技大学 2009
[9]三维激光扫描技术及其工程应用研究[D]. 董秀军.成都理工大学 2007
本文编号：2981163
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