基于线激光扫描的透明微件三维测量系统

作     者：周瑞丰 

作者单位：武汉工程大学 

学位级别：硕士

导师姓名：洪汉玉;凌峰

授予年度：2018年

学科分类：080901[工学-物理电子学] 0809[工学-电子科学与技术（可授工学、理学学位）] 08[工学] 080203[工学-机械设计及理论] 080401[工学-精密仪器及机械] 0804[工学-仪器科学与技术] 0802[工学-机械工程] 0803[工学-光学工程] 

主      题：光纤耦合激光器 非接触测量 透明微件 精确测量 双边滤波 种子点 三维重建 

摘      要：随着现代数字制造技术的快速发展,在工业测量领域,对产品尺寸的高精度测量要求达到微米级别,特别是伴随智能设备的兴起,对透明玻璃面板的厚度测量逐渐成为行业需求。然而,现有测量技术还不能满足这种特殊材质的高精度测量标准。为了实现高效、快速、非接触式的精确测量,本文以三角测量法为理论基础,利用光纤耦合激光器能量转换率高、单色性好、成像稳定且精度高的优势,搭建了一套针对于透明微件测量的非接触式精密测量系统,提出了一种利用光纤耦合激光器且基于三角测量法的高精度精密测量方法,主要包含基于线激光的物体投影的成像采集,激光线的预处理与提取,几何参数标定,相机标定,数据转换,模型重建等关键技术。针对于在线结构光测量中出现的几种问题,包括系统设计结构,激光在透明玻璃中的特殊光路,激光线提取等方面,本文都逐一进行了研究分析,主要工作如下:(1)对多种测量方法法的测量方案进行比较,结合半导体激光器投射高频线结构光在玻璃内部折射的光路特点,及在相机CCD中的成像特点做分析,选取最合适的测量方案并推导公式,计算测点厚度。(2)对激光线在玻璃表面所呈现的特殊图像形态做详细分析,在双边滤波预处理及灰度重心法的理论基础上提出了一种基于种子点搜索的激光线提取方法,并借助硬件反馈值及公式计算值获取所提取像素的真实深度信息及坐标定位信息。(3)利用现有成熟的三维重建技术及开源库,对得到的数据进行整理并完成点云可视化,以三角剖分法为理论基础进行面片重建得到待测物体的重建模型,最终在模型上得到待测物厚度值,本文进行了三种形态玻璃面板的重建测量对比实验,来验证测量系统及测量方法的有效性和准确性。