基于线结构光的水下旋转扫描高精度测量方法研究

随着海洋工程领域的不断发展,如何高精度地获取水下物体的三维点云具有重要学术和应用价值。由于光在不同介质中传播会引起光路的变化,导致水下线结构光视觉测量获得的点云受折射畸变影响,精度降低。针对上述问题,设计了一种基于线结构光的水下旋转扫描测量系统。提出了一种轴眼标定算法,能够将多视角水下点云配准到统一坐标系中。提出了一种引入折射补偿的水下相机成像模型,该模型可准确的描述激光在不同介质间传播过程中的光路,基于水下激光平面方程的约束,对水下点云进行折射校正,提高了水下点云的重建精度。水下测量实验结果表明,提出的高精度测量方法能够获得水下物体的三维点云信息,可测量水下目标的尺寸信息,距离目标30~80 cm时测量精度达到0.2 mm,满足了水下目标三维高精度测量要求。     

基于线激光车体旋转扫描系统标定方法

在轨道车辆车体三维尺寸检测过程中,为实现线激光扫描系统多个视角位置扫描数据拼合,需要精确标定出扫描仪激光平面参数和扫描系统的转轴参数;为此,提出了基于多视约束系统标定方法。该方法充分利用了图像数据样本和多视几何约束,对扫描系统的激光平面和转轴参数进行精确标定,有效地保证了测量系统整体标定精度;同时实现了多个视角位置采集三维数据的精确拼合。     

基于激光线扫描三维重构的扩径管道直径及圆度测量方法

为了提高管道在扩径过程中圆度和直径的测量精度及效率,设计了一套基于激光线扫描三维重构的管道直径及国度测量系统.系统利用激光线扫描传感器对管道外轮廓进行点云数据采集,结合上位机对图像数据进行滤波、去噪及分割,实现扩径管道外轮廓的三维重构,并利用最小二乘法计算重构的扩径管道直径和圆度.实验结果表明,该系统能够实现扩径管道直...     

激光传感器料堆扫描的三维仿真

介绍一个针对料场无人化项目中碰到的激光传感器安装问题开发的激光传感器扫描料堆的三维仿真软件,软件还可读取OPCServer上堆取料机各参数的值,实现远程在线模拟堆取料机工作状况。对料堆扫描中堆取料机各参数对料堆点的三维坐标计算影响大小做了定量分析,并得出相关结论。     

基于多激光传感器的高精度三维在线测量技术

在外界干扰条件的影响下,传统方法存在测量周期长、精准度低的问题,为此提出了基于多激光传感器的高精度三维在线测量技术.以三维在线测量原理为依据,通过参数标定将三维在线测量与多激光传感器进行拟合,并通过空间高斯滤波方法实现激光线图像处理.经过处理后,激光线的连续性大大提高,高斯曲线更趋于平滑.在此基础上寻找激光线的中心点,...     

基于激光传感器的轮对尺寸测量方法

针对城市轨道车辆车轮会随着使用时间的增长而不断磨损,给列车的运行和乘客带来安全隐患等问题,提出了一种基于激光传感器的轮对尺寸在线检测方法及装置。通过安装在轨道两侧的激光位移传感器采集车轮踏面数据,然后通过数据预处理、坐标变换和数据融合等算法,获取车轮踏面轮廓线,得到轮缘高和轮缘厚,再根据激光对射传感器获得车轮通过时输出的时间序列,结合轮缘高计算出车轮直径。实验表明该系统具有准确、稳定等优点,满足现场测量要求。     

线激光位移传感器对蜗杆型面的快捷测量方法

提出了一种能够对蜗杆型面进行快捷准确检测的线激光式非接触测量方法.以线激光位移传感器为主体,构建了蜗杆综合偏差检测平台,能够快捷准确地对蜗杆型面数据进行采集和分析;同时,基于四次最小二乘法构造出所测蜗杆的真实三维模型和方程表达式,并通过与蜗杆的理论模型进行计算比较,可得到蜗杆的多项几何尺寸偏差数据.这种蜗杆型面测量方法...     

基于三维视觉重建的散料体积高精度测量方法

文中分析了带式输送机物料体积测量方法的异同,针对传统表面剖分体积测量法存在精度的不足,主动式激光测量法又存在维护成本高且推广难的缺点,利用双目视觉技术获得物料的图像,结合Census变换进行立体匹配获得带式输送机空载与满载场景下的三维坐标信息,将三维坐标信息可视化后得到2者三维重建后的点云模型,基于点云模型提出了一种基于像素坐标的物料体积计算精度提高方法,优化和推导了物料体积的计算公式。试验结果表明,改进后的物料体积计算精度达到了95%以上,具有一定的实用价值。     

大型轴系轴心的激光旋转测量方法

研究了大型轴系轴心的激光旋转测量方法,利用CCD相机采集激光光斑图像,通过数值拟合算法计算激光光斑所形成圆周的圆心位置,用以测量轴系轴心的空间位置。该方法消除了激光器装配定位误差导致的指向偏差和激光器不稳定导致的光束漂移。建立了激光旋转测量法测量精度的数学模型,进行数值模拟,计算结果表明:测量精度与激光旋转半径无关,与光斑采样点数成正比,接收屏与轴系轴心的垂直度偏差对测量精度影响不大。利用改进的最小二乘法进行数值拟合,进一步提高了激光旋转测量法的测量精度。     

基于激光位移传感器的轮缘尺寸测量方法研究

针对城轨列车轮缘磨耗日益严重,人工测量轮缘尺寸工作量大精度低等问题,采用2D激光位移传感器设计了一种在线非接触式轮缘尺寸测量方法。通过在轨道内、外两侧安装激光位移传感器进行了车辆踏面数据采集;然后采用数据分段、数据预处理、坐标变换、数据融合等算法进行了数据处理,获取了车轮轮廓线,并根据踏面几何关系计算了轮缘尺寸值。轮对试验和过车试验结果表明,所提出测量方法的偏差为±0.2 mm,测量一致性优于人工测量,测量系统工作稳定可靠,能够满足城轨车轮轮缘测量的实际要求。     

基于线结构光的三维垂线位移测量方法

垂线测量法是观测大坝变形位移的一种简便而有效的方法,在实际大坝变形监测中得到广泛应用。 针对现有垂线坐标 仪大多只能测量垂线二维位移且结构复杂的问题,本文提出了一种基于线结构光的三维垂线测量方法。 基于垂线测量中垂线 方向不变,利用线结构光测量原理实现垂线三维位移测量。 首先,本文采用线结构光测量获取垂线二维位移,然后基于垂线上 固定标志点的成像光线和垂线相交于一点的事实,综合垂线二维测量结果和通过相机内参数恢复的固定标志点成像光线方程, 实现垂线三维位移测量。 实验结果表明,本方法在水平面内 Y 方向上的位移测量精度为±0. 1 mm,在水平面内 X 方向和竖直 Z 方向上的位移测量精度达到±0. 05 mm,测量范围为 0~ 80 mm。 相较目前垂线位移测量方法,本文方法垂线位移测量精度和测 量范围更高,且测量结构简单。     

基于偏心抑制的激光差动共焦焦距高精度测量方法

针对测量球面透镜焦距过程中存在偏心误差导致测量光轴与透镜实际轴线不重合的问题,提出了一种基于偏心抑制的激光差动共焦焦距高精度测量方法,通过驱动工作台旋转测得透镜偏心误差的大小及方向,实现了对被测透镜的误差采集;通过分析误差大小及方向驱动姿态调整电机,消除了测量过程中由于存在偏心误差对焦距测量精度产生的影响;通过构建系统,优化系统参数,实现了激光差动共焦焦距高精度测量;最终实现基于偏心抑制的焦距高精度测量,解决了焦距测量时测量光轴与透镜实际轴线不重合从而对测量结果产生影响的问题。 基于该系统进行了焦距测量实验,实验表明:测量焦距为 100 mm 透镜时,该方法相对重复测量精度(RMS)可达到 0. 000 503% 。 该方法显著提高了焦距测量的精度及重复测量精度,为焦距的精密测量提供了一种有效的途径。 同时,该方法可应用到镜组加工与装配中,提高镜组的成像质量与测量精度。     

基于激光位移传感器非圆活塞在线测量方法的研究

提出了一种基于激光位移传感器的非圆活塞外轮廓在线测量方法。利用基准圆柱建立了在线检测的测量坐标系,采用最小二乘法对测量数据进行处理得到活塞截面的实测值,确定测量起始位置把实测值与相应的设计值对比可知活塞截面加工是否合格。拟合了多个截面圆心所在的空间直线为椭圆柱轴线,得到活塞中心线的直线度。最后在车床上对活塞在线检测方法进行实验验证,证明该方法可以有效的评定活塞外轮廓的加工质量,对活塞的在线加工修正有指导性价值。     

接触式激光传感器集成测量方法的研究

利用光学测量传感器与接触式传感器集成方法,建立多轴测量系统,是以航空发动机叶片等为代表的重要零件型面几何精度检测的发展方向。针对“接触-非接触”复合测量传感器集成测量问题,提出了复合测量传感器标定及其空间位置关系的建立方法,结合自主开发的四轴叶片测量系统和测量软件,开展了叶片截面封闭曲线测量,并验证了该方法的可行性。     

基于激光三维扫描的人体特征尺寸测量

提出了一种利用三维人体点云数据测量人体关键尺寸的方法。应用线结构光激光三维扫描仪对特定站姿的人体进行扫描,获得完整三维人体点云。根据人体视线和脚尖的同向性及两腿的自然分开特征,对点云进行方位调整,使人体朝向z轴正方向。利用手动删除和最大连通域删除相结合删除噪声点。确定人体的6个特征点和20个特征平面,分别应用对应截面y坐标差值法测量长度尺寸,凸壳法测量截面周长,测量了34个人体关键长度和周长,对影响测量精度的因素进行了分析。结果表明,典型尺寸测量误差小于3%,可满足人类工效学等领域快速测量人体特征尺寸的要求。     

空间高精度扫描伺服系统的驱动控制

研究了空间飞行器扫描伺服系统的高精度驱动控制技术。针对有效载荷对地面目标进行扫描时多要求其伺服系统提供高精度的低速性能,本文提出采用交流永磁同步电机直接驱动伺服系统,省去中间的减速器传动环节来提高伺服系统的驱动控制精度。伺服驱动控制系统用现场可编程门阵列(FPGA)作为高速信号处理芯片,提高信号的处理速度和控制精度;用高精度的绝对式光电编码器检测转动位置,提高位置检测和速度的精度;主电路采用功率线性放大技术,得到光滑,力矩脉动小的驱动波形。系统实验表明,由于该方法采用模拟正弦信号驱动,在低速时避免了脉宽调制(PWM)驱动信号开关和死区造成的速度波动,实现了高精度的速度控制,速度波动范围在1%以内;得到的电压、电流测试曲线光滑,无高次谐波干扰。该扫描伺服系统满足动态和静态要求,为实现空间低速高精度扫描提供了一种新的方法。     

基于PSD的高精度激光位移传感器设计与分析

介绍了PSD器件的工作原理,对基于三角法测量原理的传感器主要结构参数进行了分析,给出了设计的传感器外形.并设计一种舍有多种放大倍数的PSD检测电路,可实现测量中对环境变化的自适应能力.最后分析了影响传感器测量精度的各种因素,并讨论了消除的方法.