三维曲面光电非接触等距离测量系统

介绍三维曲面光电非接触等距离随动测量系统的配置、测量方法和测量工作原理,测量系统的测量数据采集和处理原理。利用该实验测量系统对物体的曲面作了实测,获得了实测曲面形状。实验结果表明,该测量方法和系统是可行的。     

基于机器视觉的3D激光平面度测量系统的研究与应用

为了满足现代工业非接触、高精度以及快速对微型物体进行平面度测量的需求,本文采用3D激光测量方法研制了基于机器视觉的3D激光平面度测量系统。首先研究3D激光轮廓仪的扫描测量原理及平面度测量原理,然后对激光线图像进行预处理,确保后期测量的准确性,其次对几何特征进行定位和坐标转换,再进行数据处理,获取物体测量部位的三维测量值。本系统为微型物体几何尺寸的三维非接触、高精度、多尺寸测量提供了测量装置系统和相应的测量手段。最后实物测量实验验证文中测量方法的准确性、快速性和有效性,测量精度可达0.1μm。     

三维曲面的光学非接触测量技术

对三维曲面的光学非接触测量中的各种方法进行了较为全面的介绍,并重点说明了目前几种常用测量方法的发展状况和在其原理基础上研制的新型传感器。     

基于CCD的在线厚度测量方法研究

基于光学三角法的测量原理,采用CCD作为光电转换器件,根据成像于CCD上的像点的位移变化来实现物体厚度或微位移变化的测量方法,具有高精度、高灵敏度等优点.该方法能够实现在线动态检测和非接触测量.     

光学三角法及其在测量中的应用

借助于光学三角法,与电子学和计算机控制技术结合,可实现对物体的非接触测量。本文先对其原理、数据采集与控制系统、精度分析等问题进行了讨论,然后分析和预测了其在三维形状自动测量、体积测量、机器人范围探测、改装现有接触式测量装置中的应用前景。     

近景摄影测量在三维数据采集中的应用

工业产品的三维数据检测常常使用光栅投影扫描设备获得被测物体精确的表面尺寸.由于其照片拼合依据非编码点三点定位原理,因而在测量大尺寸物体表面时,具有较大的累计误差.通过近景摄影测量方法构建三维测量的非编码点群,是提高三维测量精度的一种有效手段.阐述了近景摄影测量的原理及方法,提出了利用多摄站近景摄影测量结合光栅投影扫描的方法实现大尺寸物体精确测量.以汽车外表面测量为例,通过采用单独使用光栅投影扫描设备与近景摄影测量结合光栅投影扫描两种不同的方法,对大尺寸物体表面测量的结果进行对比,其结果表明,使用近景摄影测量方法不仅提高了扫描效率,而且大幅度提高了大尺寸物体的扫描精度.     

三维信息测量技术研究

将测量技术分为接触式和非接触式两大类,先介绍了接触式测量中的三坐标测量机的相关技术,再介绍了非接触式测量中光学和非光学测量所包含的几种主流的三维测量方法的原理,重点讨论了非接触式测量中光学测量方面的几种测量技术。     

光切法在脚型测量技术中的应用

光切法是一种三维曲面非接触测量方法,具有测量速度快,成本低,系统组成灵活等优点.介绍了如何将光切法用于脚型测量以及测量系统的设计、组成、扫描原理、数学模型、图像预处理等问题,提出了采用对称放置的双CCD技术.实验结果表明该系统具有良好的实用价值.     

基于光学投影层析技术的非接触体积测量

依据光学投影层析技术原理,建立一个光学成像系统。运用labview和matlab软件进行采集与数据处理,实现对物体的三维图像重建,实现对不规则物体体积的非接触测量。该系统结构简单、成本低、成像分辨率高。     

光学三维测量技术与应用

光学三维测量技术是一种可视化的测量技术,能完成复杂形体的点、面、形的三维测量,能实现非接触测量,在制造业和航空航天领域得到广泛应用。航空三维激光扫描与摄影测量技术利用激光测距原理和航空摄影测量原理,与基于全球定位系统(GPS)和惯性测量装置(IMU)的机载定位定向系统(POS)联接,可以快速获取大面积地球表面三维数据。本文对光学三维测量技术和航空三维激光扫描技术做一简单介绍,给出三维激光扫描技术在航空航天领域的几个应用。     

基于MEMS三维角度测量系统

角度的测量在各种测控系统中的十分重要,应用广泛,针对角度的测量方法与设备较多,原理各异,但最终的目标都是能够以低成本、高稳定性、高精度的要求实现角度的测量。以艾特梅尔公司生产的AVR系列单片机为控制核心,搭配三轴加速度计ADXL345芯片和液晶LCD1604等器件构成的三维角度测量系统,该系统能稳定的测量显示物体的三维角度值,具有体积小、精度高、性能稳定、使用方便等优点。     

轮胎胎面参数在线检测系统研究及应用

为了提高汽车轮胎生产过程中对胎面尺寸的测量精度,针对移动中的橡胶胎面设计了一种测量轮胎胎面参数的在线检测系统。选用3D激光传感器,根据传感器获得的坐标数据绘出胎面横截面轮廓,基于B样条曲线拟合方法,通过特征点测量计算胎面横截面数据;选用CCD图像传感器,设置两端基准线,根据现场亮度采用可调光源控制器,并采用OSTU算法对图像进行二值化处理,基于像素数和实际的尺寸存在线性对应关系,可获得胎面长度。现场实验结果表明,该测量系统的横截面参数测量精度小于1 mm,长度测量精度小于2 mm,能够满足生产工艺的测量要求,可实现胎面参数的在线动态测量,该测量系统具有安装方便、运行稳定等特点。     

激光共聚焦扫描显微镜在微机电系统中的应用

在微机电系统中,三维微结构分析是对微加工工艺进行表征的一种重要手段。随着微机电系统研究的深入和产业化的需求,其微结构分析在微机电系统中的重要性日益凸现。激光共聚焦扫描显微镜因其高分辨率、非接触、数据结构分析快等优点,在微结构分析中得到了大量的应用。本文介绍激光共聚焦扫描显微镜的成像原理,重点介绍激光共聚焦显微镜在大角度测量和形貌分析中的应用。同时,与台阶仪、扫描电子显微镜和白光干涉仪相比较,指出激光共聚焦扫描显微镜在微结构分析中的优点和局限性。     

超精密渐开线齿形的测量方法

分析了双基圆盘式渐开线测量仪的测量原理,其具有结构简单、测量过程中无测头位置引起的阿贝误差等特点。该仪器采用交叉弹簧片的铰链结构作为误差传递杠杆,其灵敏度高、无间隙。经过对仪器的主要测量误差源进行补偿后,其系统的测量不确定度(U₉₅)＜±0.5 μm,测量精度可以满足1级渐开线齿形的测量要求。通过与其它渐开线齿形测量方法的比较,双基圆盘式渐开线测量仪仅在测量自动化和多功能性等方面不如CNC齿形量仪,其在测量精度与制造经济性等方面更具优势,是超精密渐开线齿形测量的理想方法。     

非球面补偿板三维面形检测方法的研究

本文对准直激光束检测非球面方法进行了研究。它不用接触被检件表面,同时也无须处理干涉条纹。测量时只要保证激光细束保持一致的入射方向扫描被检表面,用CCD光电探测器检出面形的斜率变化,而后在扫描范围内积分便能获得面形高度。本文以测量光学系统中用于波面补偿目的的旋转对称镜面为例对测量系统进行分析。该系统不仅可以进行一维测量,通过转台旋转亦可进行二维测量,通过面形重构获得三维的被测体面形。给出了三维面形重构方法,并编制数据处理软件,可以把测量数据处理成高度曲线或三维面形。     

非球面补偿板三维面形检测方法的研究

本文对准直激光束检测非球面方法进行了研究。它不用接触被检件表面,同时也无须处理干涉条纹。测量时只要保证激光细束保持一致的入射方向扫描被检表面,用CCD光电探测器检出面形的斜率变化,而后在扫描范围内积分便能获得面形高度。本文以测量光学系统中用于波面补偿目的的旋转对称镜面为例对测量系统进行分析。该系统不仅可以进行一维测量,通过转台旋转亦可进行二维测量,通过面形重构获得三维的被测体面形。给出了三维面形重构方法,并编制数据处理软件,可以把测量数据处理成高度曲线或三维面形。     

基于随机编码结构光的双目立体三维测量系统

基于双目立体视觉理论建立的三维测量方法具有非接触、大视场、较高精度以及实时性强等优点,因此在工业众多领域得到广泛的应用。立体匹配是实现双目立体测量的关键技术。为了提高匹配精度和鲁棒性,将一种随机编码结构光投射到被测物体表面,使物体表面具有丰富的纹理信息,从而使立体匹配不受自身表面纹理的影响,而且具有较强的抗外界噪音的能力,满足现场测量的要求。该方法仅需拍摄1次,完成一次三维测量仅需十几秒,因此能够应用到动态场景并且实现快速三维测量。     

高精度电磁标定力的产生及其特性分析

高精度标定力的产生是微推力高精度测量的关键之一。电磁力具有非接触、结构简单、容易控制等优势,成为微推力测量系统有效的标定力产生方法。针对微推力测量对于电磁标定力的性能要求,研究了磁铁与线圈之间相对位置变化对电磁力大小的影响关系,通过仿真计算得到了轴向距离、径向偏差、相对倾角变化下的电磁力输出特性:相对倾角、径向偏差不为0时,电磁力均会变大,且关于磁铁中心轴线具有对称性,沿轴向距离,电磁力先增大后减小。基于天平称重法,设计了可三维调节的电磁力测量装置,提出了轴向距离、径向偏差、相对倾角的归零调节方法;获得了电磁力较为完备的力学特性,通过分段拟合方法,解决了在较小标定力时相对误差较大的问题,确定了电磁力及电流的控制关系及相对位置变化范围;提出了不敏感角、不敏感径向偏差、不敏感轴向距离区间等新概念,为电磁力产生装置的性能表征提供了具体参数。     

基于多图像融合的MEMS显微三维形貌重构

针对微型机电系统(MEMS)的三维测量,显微镜或光学轮廓干涉仪等传统方法存在显微测量精度低、设备成本高等问题,且当结构含有较多断裂面时,解包裹算法效果欠佳。本文提出一种基于多图像融合的MEMS显微三维测量方法。不同于多角度显微三维测量方法,本研究首先利用单目显微镜,通过单一轴向移动获取一系列测量目标深度信息的单一角度图像,并利用去雾算法对图像进行预处理,实现了去噪和有效信息提取的目的;然后通过聚焦测度算法获取待测对象的深度信息;最后利用数据处理软件进行三维拟合。基于上述原理,本文以焦平面阵列(FPA)作为待测目标进行了测量实验。本文提出的三维测量方法和图像处理算法可获得更准确的FPA形貌,可清晰显示反射面与支腿部分及反射面上的释放孔,测得FPA的支腿长度为110.6μm,每个反射面的像元尺寸为120.8μm×70.8μm,与设计值基本吻合,解决了断裂面难以测量的问题,同时降低了微结构测量的难度和成本。单目显微镜单向移动的多图像融合测量技术对MEMS的三维形貌测量具有重要意义,去雾算法在图像融合与三维测量的图像处理也有很好的应用价值。     

利用激光反馈测量物体三维形貌

利用激光反馈来测量物体的三维形貌,根据物品表面的离焦量与激光器输出功率的关系,给出一种深度信息的测量算法,并建立一种物体三维形貌测量系统。系统扫描物体表面的每一个点,通过对每点最大电压信号的测量判断并记录扫描平台运行的距离,从而实现每点的深度信息测量,最终完成三维形貌测量。通过实验,完成了对样品局部的三维测量,证明了深度方向测量的可行性,并分析了实验中的影响因素。