形貌測(cè)量中的特征匹配及光學(xué)特征投射技術(shù)研究.pdf

1、大鍛件作為重大設(shè)備的關(guān)鍵部件，在國(guó)家的工業(yè)振興過(guò)程中扮演著重要角色。隨著電力、造船、化工和冶金等行業(yè)的發(fā)展，大鍛件的需求量日益增加。在大鍛件的加工與鍛造過(guò)程中，其尺寸形狀的精確測(cè)量對(duì)于提高鍛造質(zhì)量與效率，降低材料加工余量，都有著十分重要的理論意義和實(shí)用價(jià)值。針對(duì)大型鍛件尺寸大，制造過(guò)程中伴隨著高溫、高壓、強(qiáng)震動(dòng)的特點(diǎn)，在國(guó)家科技重大專(zhuān)項(xiàng)“大型高溫鍛件熱態(tài)在位檢測(cè)技術(shù)”項(xiàng)目的支持下，開(kāi)展了攝影測(cè)量相關(guān)技術(shù)的研究。在攝影測(cè)量中，為實(shí)現(xiàn)測(cè)量往

2、往需要在物體表面人為地設(shè)置可視測(cè)量特征，因此有效的特征投射技術(shù)至關(guān)重要。同時(shí)在測(cè)量過(guò)程中密集測(cè)量特征的快速、準(zhǔn)確匹配也是個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題。
　　 本文主要開(kāi)展了兩方面的研究工作：針對(duì)大型鍛件熱態(tài)在位測(cè)量應(yīng)用，基于532nm綠色激光光源，開(kāi)展了點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)光及網(wǎng)格結(jié)構(gòu)光光學(xué)投射器的設(shè)計(jì)技術(shù)研究；針對(duì)攝影測(cè)量中密集測(cè)量特征圖像，結(jié)合單應(yīng)性映射矩陣與極線約束，研究了測(cè)量特征的快速、準(zhǔn)確匹配技術(shù)。主要完成的工作有：⑴根據(jù)大型鍛件熱態(tài)在位測(cè)量的特點(diǎn)

3、，確定了基于532nm綠色激光光源和能衍射出等間距、等光強(qiáng)點(diǎn)的達(dá)曼光柵來(lái)構(gòu)建點(diǎn)陣及網(wǎng)格結(jié)構(gòu)光投射器的方案。⑵在充分了解二元光學(xué)器件達(dá)曼光柵的原理及其衍射特性的基礎(chǔ)上，根據(jù)光柵優(yōu)化方程的特點(diǎn)，研究選取了合適的優(yōu)化算法。⑶編寫(xiě)實(shí)現(xiàn)了遺傳優(yōu)化算法，并根據(jù)光柵優(yōu)化方程解的精度和個(gè)數(shù)研究了進(jìn)化調(diào)整策略，提出了一種新的結(jié)合遺傳算法與模擬退火算法的并行組合模擬退火算法，改進(jìn)了優(yōu)化結(jié)果。⑷針對(duì)實(shí)際應(yīng)用中環(huán)境光的變化及被測(cè)對(duì)象光反射特性的差異，設(shè)計(jì)了光強(qiáng)