基于高斯过程的复杂光学曲面重建和多传感器数据融合方法研究

发布时间：2024-12-01 06:05

　　超精密加工技术的高速发展,促使具有多几何特征的复杂光学曲面越来越广泛地应用于光电产品、生物医学等领域来实现产品的小型化和功能的多样化。为了保证这些新型曲面质量的可靠性,需要精密曲面测量技术对这类复杂曲面进行各个尺度几何特征的测量,综合评定其加工精度。在过去的几十年里测量仪器已经有了很大的发展,多传感器测量设备越来越多地应用于多特征复杂曲面的测量,但大部分只是简单地将多种传感器整合到同一平台,未能系统性地研究包括复杂曲面重建模型、测量规划、多传感器数据匹配与融合等在内的基础理论,导致传感器之间的协同性和互补性较差,未能真正意义上展现出多传感器测量技术的优势。与此同时,曲面测量数据一般符合高斯分布或近似高斯分布,具有统计学特性,但是大多数方法未考虑到曲面模型和数据分布之间的关系,也忽略了数据之间的相关性。而高斯过程作为一种基于贝叶斯核方法的模型,具有优良的自适应能力和非线性处理能力,既能处理高斯分布数据,也能处理一些非高斯分布的数据集,充分利用了数据的分布和数据之间的相关性信息,同时还能提供预测均值和不确定度,适应于曲面测量数据的处理。因此,本文从曲面模型的研究出发,提出了基于高斯过程的复杂...

【文章页数】：158 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

图1-1复杂曲面例子

第一章绪论，满足产品多样化的功能需求。为了得到产品的面型信息，需要通过测量技方法获取曲面面型数据并进行重建恢复。目前已经有不少测量技术应用于这型的测量，比如使用多个传感器设备进行测量，得到面型数据，然后利用最域法或最小二乘法进行表面误差的估计。由于加工曲面和测量仪器的多样于这些....

图1-2自由曲面的应用

3(d)LED反光罩[15](e)膝关节[16]图1-2自由曲面的应用Fig.1-2Theapplicationoffree-formsurface自由曲面的应用不仅提高了产品的性能，而且也减小产品尺寸，即在保证相同功能条件下具有更小的尺寸，为产品的小型化发展....

图1-3接触式测量系统

（图1-3(d)），可以安装在3D超精密坐标测量机以及机床上对复杂曲面光学元器件进行点测量和扫描式测量，能够达到1.6nm的测量分辨率，为曲面测量提供了卓越的测量不确定性和全面的3D测量功能[28]。(a)LeitzInfinity三坐标测量机[24](b)....

图1-4基于三角法的激光位移传感器[29]

2)非接触式测量传感器学测量方法属于非接触式测量，可以快速获得整个曲面的高密度测高的测量效率。光学传感器的测量精度依赖于传感器的测量原理，受测量环境和测量工件的影响，包括测量温度、空气压力、湿度、量角度、测量材质、表面粗糙度、颜色等的限制。根据传感器测量以下几类：于三角法测量原理....

本文编号：4013654