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一种激光扫描自动测量轮对几何参数的方法

中国激光 2013年第7期40卷 176-181页

作者：高岩邵双运冯其波北京交通大学发光与光信息技术教育部重点实验室北京100044

提出一种激光扫描自动测量轮对几何参数的方法。传统方法将某一特定位置测量的踏面轮廓与标准轮廓进行比较,进而测量出各个参数;该方法采用两个线结构光视觉传感器对轮对进行三维扫描,通过计算机对点云数据进行处理,计算出直径、轮缘厚... 详细信息

提出一种激光扫描自动测量轮对几何参数的方法。传统方法将某一特定位置测量的踏面轮廓与标准轮廓进行比较,进而测量出各个参数;该方法采用两个线结构光视觉传感器对轮对进行三维扫描,通过计算机对点云数据进行处理,计算出直径、轮缘厚、踏面磨耗以及轮辋宽等参数,对线结构光视觉传感器与轮对的相对位置和姿态没有严格要求,提高了测量精度。实验结果证明了方法的可行性。

关键词：激光技术自动测量列车车轮线结构光视觉传感器

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CR扫描仪激光扫描光学系统设计及理论分析

光学学报 2010年第8期30卷 2393-2400页

作者：郑猛邵双运冯其波北京交通大学发光与光信息技术教育部重点实验室北京100044

设计了一种适合于计算机X射线扫描仪的新型激光扫描光学系统,采用五角棱镜和聚焦物镜组成扫描臂以取代传统的f-θ镜头,利用影像板的柔性成圆弧形进片。扫描臂又用做接收器件来收集激发出的荧光,使得系统性能提高,同时结构简单。用Zemax... 详细信息

设计了一种适合于计算机X射线扫描仪的新型激光扫描光学系统,采用五角棱镜和聚焦物镜组成扫描臂以取代传统的f-θ镜头,利用影像板的柔性成圆弧形进片。扫描臂又用做接收器件来收集激发出的荧光,使得系统性能提高,同时结构简单。用Zemax光学软件对扫描物镜的光学性能进行了分析。对机械结构进行了有限元仿真,确定了扫描臂转速。研究了当入射光与五角棱镜入射面不垂直及五角棱镜存在安置误差时,对系统分辨率的影响。结果显示设计的激光扫描光学系统具有一定的容差性。实验验证了所设计制造的扫描仪的性能,扫描图像具有良好的视觉效果,能够满足工业检测要求。

关键词：光学设计激光扫描光学系统有限元分析高斯光束扫描臂

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基于调制度比的光学三维测量轮廓术

中国激光 2009年第2期36卷 435-438页

作者：邵双运徐楠北京交通大学发光与光信息技术教育部重点实验室北京100044

复杂物体的快速三维测量是光学三维轮廓术的难题之一。提出了基于调制度比的光学三维测量新方法,设计了基于共轴光路的测量系统。理论分析表明,在几何光学近似下,物体表面一点调制度比的对数与该点的高度成正比,因此可以用调制度比作为... 详细信息

复杂物体的快速三维测量是光学三维轮廓术的难题之一。提出了基于调制度比的光学三维测量新方法,设计了基于共轴光路的测量系统。理论分析表明,在几何光学近似下,物体表面一点调制度比的对数与该点的高度成正比,因此可以用调制度比作为物体高度的载体。通过标定建立高度与调制度比的查找表,测量时利用CCD在两个不同的位置分别获取物体表面的光栅信息,利用傅里叶变换方法计算相应物点的调制度并计算比值,根据调制度比值通过查找表得到相应物点的高度信息。该方法采用共轴光路,有效避免了阴影和遮挡问题;采用调制度比作为物体高度测量的载体,只需要两幅光栅图就可以得到物体的高度信息,具有测量快速的优点。对高为79.51 mm的台阶测量的相对误差为0.86%,实验结果证实了该方法和系统的有效性。

关键词：光学测量三维调制度比傅里叶变换

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调制度测量轮廓术在复杂面形测量中的应用

光学学报 2004年第12期24卷 1623-1628页

作者：邵双运苏显渝张启灿王华四川大学光电科学技术系

调制度测量轮廓术(MMP)是将物体的高度信息编码在投影到待测物面上的正弦条纹的调制度信息中,可以实现对物体的垂直测量,特别适合测量表面有高度剧烈变化或不连续区域的物体。探讨了基于傅里叶变换的调制度测量轮廓术在复杂面形测量中... 详细信息

调制度测量轮廓术(MMP)是将物体的高度信息编码在投影到待测物面上的正弦条纹的调制度信息中,可以实现对物体的垂直测量,特别适合测量表面有高度剧烈变化或不连续区域的物体。探讨了基于傅里叶变换的调制度测量轮廓术在复杂面形测量中的应用,提出了调制度焦深的概念并详细分析了调制度焦深对测量的影响,以调制度焦深为基础从测量系统设计的角度提出了提高测量精度的具体措施,给出了实验系统设计方案,讨论了影响测量精度的几个实际问题及解决方案。对复杂面形和深孔物体的实测结果表明,基于傅里叶变换的调制度测量轮廓术测量复杂面形物体可以达到较高的测量精度。

关键词：傅里叶光学光学三维传感调制度测量轮廓术傅里叶变换调制度焦深

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调制度测量轮廓术高度信息获取新算法

光电工程 2005年第9期32卷 43-46,54页

作者：邵双运苏显渝四川大学电子信息学院光电系

理论分析表明,在正弦光栅成像面前后调制度分布是一种高斯分布,据此提出一种基于高斯曲线拟合的调制度测量轮廓术高度信息获取新算法:高斯曲线拟合法。该算法对调制度分布序列中极值位置附近的部分数据点利用高斯函数进行拟合,从获得的... 详细信息

理论分析表明,在正弦光栅成像面前后调制度分布是一种高斯分布,据此提出一种基于高斯曲线拟合的调制度测量轮廓术高度信息获取新算法:高斯曲线拟合法。该算法对调制度分布序列中极值位置附近的部分数据点利用高斯函数进行拟合,从获得的拟合曲线求出调制度极大值的真实位置,该位置对应的扫描距离即为对应点的高度信息。对同一测量数据利用三种高度算法分别计算高度,测量精度为:极值算法0.78mm、重心算法0.37mm和高斯曲线拟合算法0.22mm,表明高斯曲线拟合法可以获得更高的测量精度。

关键词：三维传感调制度测量轮廓术高斯函数信息获取算法

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主动离焦三维测量的调制度全局计算方法

光学技术 2004年第3期30卷 314-317页

作者：王华苏显渝邵双运张启灿四川大学光电科学技术系

提出了离焦三维测量的全局计算方法。通过向物体投射正弦光栅,使物体上任一点的光分布在光栅频率(局域傅里叶变换)处的光强度等于该处的调制度,利用拍摄物体的两幅离焦像的调制度之比,得到了物体的深度分布。不但消除了过去主动离焦三... 详细信息

提出了离焦三维测量的全局计算方法。通过向物体投射正弦光栅,使物体上任一点的光分布在光栅频率(局域傅里叶变换)处的光强度等于该处的调制度,利用拍摄物体的两幅离焦像的调制度之比,得到了物体的深度分布。不但消除了过去主动离焦三维测量采用局域傅里叶变换带来的测量误差,同时计算程序简单、速度快,具有较好的实用性。

关键词：调制度主动照明离焦三维测量

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纹理不均匀物体的主动三维离焦测量

激光杂志 2004年第2期25卷 39-41页

作者：王华苏显渝邵双运四川大学光电科学技术系

使用主动三维离焦测量对表面纹理分布不均匀的物体进行测量 ,该方法通过将点阵照明模式和空域卷积去卷积相结合 ,解决了离焦测量的图像交叠问题和匹配问题 ,减小了纹理不均匀导致的离焦测量的影响。使用该方法 ,我们的测量精度 (标准... 详细信息

使用主动三维离焦测量对表面纹理分布不均匀的物体进行测量 ,该方法通过将点阵照明模式和空域卷积去卷积相结合 ,解决了离焦测量的图像交叠问题和匹配问题 ,减小了纹理不均匀导致的离焦测量的影响。使用该方法 ,我们的测量精度 (标准差 )就达到 4.3mm( 1 40mm范围 ) ,相对精度为 3.0 7%。

关键词：主动三维离焦测量表面纹理点阵照明图像处理空域卷积/去卷积

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调制度测量轮廓术的系统标定

光学学报 2005年第2期25卷 203-206页

作者：邵双运苏显渝王华李泽仁四川大学电子信息学院光电系成都610064 北京交通大学理学院北京100044 中国工程物理研究院流体物理研究所绵阳621900

　调制度测量轮廓术是一种采用垂直测量方式的三维面形测量方法,可以测量表面有剧烈变化区域的复杂物体。提出了一种基于调制度测量轮廓术测量系统的标定方法,其纵向标定是利用几个相互平行的标定平面建立与CCD像面各像素点对应的测量... 详细信息

　调制度测量轮廓术是一种采用垂直测量方式的三维面形测量方法,可以测量表面有剧烈变化区域的复杂物体。提出了一种基于调制度测量轮廓术测量系统的标定方法,其纵向标定是利用几个相互平行的标定平面建立与CCD像面各像素点对应的测量高度与实际高度之间的映射关系,并利用映射关系确定每一像素点对应的映射关系系数,然后建立映射关系系数查找表,存入测量系统中,完成纵向标定。首先分析了测量系统的误差来源,然后给出了标定方法和标定过程,最后给出了实测结果。结果表明,利用提出的系统标定方法可以有效消除调制度测量轮廓术测量系统误差,显著地提高了系统测量精度。

关键词：光学测量光学三维传感调制度测量轮廓术标定高度映射

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CR扫描仪激光扫描光学系统的设计

光学精密工程 2010年第1期18卷 21-28页

作者：郑猛冯其波邵双运丁克勤北京交通大学理学院北京100044 中国特种设备检测研究院北京100013

设计了一种适合于计算机X射线扫描仪的新型激光扫描系统,其空间分辨率为10lp/mm。针对常用扫描机构的不足,用五角棱镜和聚焦物镜组成扫描臂取代传统的Fθ镜头,利用成像板的柔韧性实现圆弧形进片,扫描臂同时作为接收器收集激发出的荧光,... 详细信息

设计了一种适合于计算机X射线扫描仪的新型激光扫描系统,其空间分辨率为10lp/mm。针对常用扫描机构的不足,用五角棱镜和聚焦物镜组成扫描臂取代传统的Fθ镜头,利用成像板的柔韧性实现圆弧形进片,扫描臂同时作为接收器收集激发出的荧光,从而简化系统结构,提高系统性能。利用所设计的光学系统,分析了激光光点大小对分辨率的影响,结果显示光点越小,系统分辨率越高。分析了系统中影响激光光点大小的因素,在高转速条件下对扫描臂进行了有限元仿真,计算了当入射光与五角棱镜入射面不垂直及五角棱镜存在安置误差时,对激光光点大小的影响。结果显示光点直径最大相对变化量为0.07%,表明所设计的激光扫描光学系统具有一定的容差性和实用性。通过实验验证了所研制扫描仪的性能,结果表明图像具有良好的视觉效果,能够满足工业检测要求。

关键词：激光扫描光学系统有限元分析五角棱镜扫描臂