基于關(guān)節(jié)臂的線結(jié)構(gòu)光掃描系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、關(guān)節(jié)臂測量機是基于旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)和旋轉(zhuǎn)臂并且以角度測量為基準(zhǔn)的非正交式三坐標(biāo)測量系統(tǒng)，具有測量空間大、便攜式和使用靈活等優(yōu)點。傳統(tǒng)的關(guān)節(jié)臂采用的是接觸式測量方式，對于一些薄壁、特殊材質(zhì)和尺寸較小的孔、槽、圓弧等工件難以滿足測量要求。本文研究基于關(guān)節(jié)臂的線結(jié)構(gòu)光掃描關(guān)鍵技術(shù)，采用非接觸式掃描方法，克服了接觸式測量的不足，可以實現(xiàn)實時在線快速檢測，有廣闊應(yīng)用前景。
　　本文依托天津大學(xué)精密測試技術(shù)與儀器國家重點實驗室與海克斯康測量技術(shù)(青島

2、)有限公司的校企合作項目，對基于關(guān)節(jié)臂的線結(jié)構(gòu)光掃描系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)進行了研究，主要包括系統(tǒng)方案設(shè)計及系統(tǒng)建模、光條中心提取算法、線結(jié)構(gòu)光掃描傳感器一體化標(biāo)定和關(guān)節(jié)臂與線結(jié)構(gòu)光掃描傳感器整體標(biāo)定等。本文的主要工作有如下幾個方面：
　　（1）重點研究了線結(jié)構(gòu)光光條中心提取方法，建立了光條中心提取的數(shù)學(xué)模型，結(jié)合系統(tǒng)設(shè)計要求，提出了基于灰度重心法的改進算法，通過設(shè)計相關(guān)實驗驗證了算法性能的優(yōu)良性，算法一次提取時間不高于28 ms，精度優(yōu)

3、于40um。
　?。?）研究了攝像機的內(nèi)外參數(shù)模型，結(jié)合產(chǎn)品實際測量需要，采用基于張攝像機標(biāo)定方法完成攝像機標(biāo)定，進行了攝像機標(biāo)定的實驗，分析了攝像機分別在不同標(biāo)定圖像數(shù)量、焦距、光圈下對攝像機的內(nèi)參數(shù)的影響。
　?。?）重點闡述了線結(jié)構(gòu)光平面標(biāo)定方法，提出了一種線結(jié)構(gòu)光掃描傳感器結(jié)構(gòu)參數(shù)一體化現(xiàn)場標(biāo)定的新方法，建立了線結(jié)構(gòu)光掃描傳感器的數(shù)學(xué)模型，根據(jù)張正友攝像機標(biāo)定思想并結(jié)合LM優(yōu)化算法，開發(fā)了標(biāo)定軟件，在此基礎(chǔ)上，引入輔