线结构光自同步扫描三维形貌测量系统_熊胜军
基于线结构光的三维测量系统转轴快速标定方法
: I :
快 速 标 定 方 法 。将 一 个 圆锥 体 的参 照物 固定 放 置 在 旋 转平 台上 , 控 制 旋 转 台每 隔一 定 角度 旋 转 一 次 , 分 别 采 集每 个位 置 的 图像 , 对 图像 预 处理 后 , 提 取 圆锥 体 的 亚 像 素 边 缘 , 通 过 拟 合 圆锥 体 边缘 直 线 , 计 算 得 到 两 条 边缘 直 线 的 空 间直 线 方 程 ,并 利 用 L e v e n b e r g — Ma r q u a r d t 迭 代 法计 算 出 空 间 中距 离两 条
关键 词 :圆锥 体 ; 线结构光; 旋转 台 ; 标 定
中 图 分 类 号 :T N 9 l 1 . 7 3 文 献 标 识 码 :A 文 章 编 号 :1 6 7 4 — 7 7 2 0( 2 0 1 5 ) 0 4 — 0 0 7 3 — 0 3
A f a s t a p pr o a c h f o r c a l i br a t i n g 3一D c o o r d i n a t e me s ur a i n g s y s t e m r o t a t i o n a x i s b se a d o n l i ne -sn i qu e an d Me t h o d
基于线结构光 的三维测量系统转轴快速标 定方 法
李鹏飞 , 张文涛, 熊 显 名 ( 桂 林 电子 科 技 大 学 电子 工 程 与 自动 化 学 院 , 广西 桂林 5 4 1 0 0 4 )
摘 要 : 为 了标 定 基 于 线 结构 光 的 三 维 测 量 系统 中的 旋 转轴 ,提 出 了一 种 基 于 圆锥 体 参 照 物 的
L i P e n g f e i , Z h a n g W e n t a o, Xi o n g Xi a n mi n g
线结构光测量原理
线结构光测量原理线结构光测量原理是一种广泛应用于工业领域的光学测量技术,通过利用光学干涉原理和数字图像处理技术,实现对物体表面形貌和位移的高精度测量。
本文将从原理、应用和优势三个方面介绍线结构光测量技术。
我们来了解线结构光测量的原理。
线结构光测量是一种非接触式的三维测量技术,它通过投射一系列平行的光线或光点到被测物体表面,利用被测物体表面的形变来获取物体的三维形貌信息。
在测量过程中,通过相机捕捉被测物体表面的光条纹或光点图案,再通过数字图像处理技术提取出光条纹或光点的位置信息,从而实现对物体表面形貌和位移的测量。
线结构光测量技术在各个领域都有广泛的应用。
在工业制造领域,线结构光测量技术可以用于产品的三维检测和质量控制,例如汽车车身表面的测量、机械零件的尺寸检测等。
在医学领域,线结构光测量技术可以用于牙齿的三维扫描和数字化重建,有助于医生制定治疗方案。
在文物保护领域,线结构光测量技术可以用于文物的三维数字化保护和修复,为文物保护工作提供重要的技术支持。
线结构光测量技术具有许多优势。
首先,线结构光测量技术是一种非接触式的测量方法,可以避免对被测物体造成损伤,适用于对表面脆弱或易变形的物体进行测量。
其次,线结构光测量技术具有高精度和高速度的特点,可以实现对物体表面形貌和位移的快速准确测量。
此外,线结构光测量技术还具有较强的抗干扰能力,可以在复杂的环境下进行测量,具有较强的适应性和稳定性。
线结构光测量技术是一种应用广泛、效果显著的光学测量技术,具有许多优势和特点,适用于工业制造、医学、文物保护等各个领域。
随着科学技术的不断发展,线结构光测量技术将在未来发挥更加重要的作用,为各个领域的发展提供更多的技术支持和解决方案。
结合线结构光立体视觉和条纹反射法的三维轮廓检测系统
结合线结构光立体视觉和条纹反射法的三维轮廓检测系统一、技术原理结合线结构光立体视觉和条纹反射法的三维轮廓检测系统主要依靠两种不同的检测原理,结合起来实现对物体三维轮廓的高精度检测。
1. 线结构光立体视觉线结构光立体视觉是一种通过投射光线来获取物体表面形状的技术。
系统通过投射特定结构的光线,照射到待测物体表面,然后通过摄像头捕捉到物体表面反射的结构光,并利用图像处理算法进行三维形状的重建。
这种技术具有高精度、不受环境光影响等优点,因此在工业生产中得到了广泛应用。
2. 条纹反射法条纹反射法是一种利用光斑和光线的反射来检测物体表面的形状和轮廓的方法。
系统会在不同的角度投射光束到物体表面上,通过物体表面的反射图案来判断出物体表面的曲率和轮廓。
这种方法具有高精度和快速测量的优点,因此在一些对测量精度要求较高的领域得到了广泛应用。
二、系统优势结合线结构光立体视觉和条纹反射法的三维轮廓检测系统由于利用了两种不同的检测原理,因此具有以下几个优势:1. 高精度:两种检测原理相结合,能够大幅提高检测系统的精度,能够实现对物体表面形状的高精度测量,满足工业生产中对精度要求较高的场景。
2. 多角度测量:系统利用条纹反射法的特点,能够在不同角度对物体进行测量,从而获取更加完整和真实的物体表面形状信息,提高了测量的全面性和准确性。
3. 高效率:结合了两种高效的检测原理,因此能够实现快速的测量,提高了生产效率。
4. 抗环境光影响:线结构光立体视觉在采集图像时,对环境光影响较小,而条纹反射法可以通过判断反射图案来排除环境光的影响,因此系统具有较好的抗环境光影响能力。
1. 模具制造:在模具的设计和制造过程中,需要对模具的表面轮廓进行快速、精准的测量。
结合线结构光立体视觉和条纹反射法的三维轮廓检测系统能够满足这一需求,实现了模具表面轮廓的高精度测量。
四、未来发展趋势结合线结构光立体视觉和条纹反射法的三维轮廓检测系统在工业生产领域的应用情况已经取得了一定的成绩,但随着科技的不断发展,这种技术仍然存在一些发展的空间和趋势。
线结构光三维测量原理
线结构光三维测量原理引言:线结构光三维测量技术是一种常用的非接触式三维测量方法,广泛应用于工业制造、机器人导航、医疗诊断等领域。
本文将介绍线结构光三维测量的原理和应用,并探讨其在现实生活中的意义和前景。
一、线结构光三维测量的基本原理线结构光三维测量是通过投射一组由光源产生的结构化光线,利用相机对目标物体进行拍摄并分析光线的形变信息,从而实现对目标物体的三维形状和表面结构的测量。
具体来说,线结构光三维测量主要包括以下几个步骤:1. 光源投射:选择合适的光源,例如激光,将其投射到目标物体上,形成一组结构化光线。
2. 相机拍摄:使用一台或多台相机对目标物体进行拍摄,记录光线在目标物体上的形变信息。
3. 形状重建:通过对拍摄到的图像进行处理和分析,利用三角测量原理,将光线的形变信息转化为目标物体的三维形状。
4. 数据处理:对获取到的三维形状数据进行处理和修复,去除噪声和误差,以获得更精确的测量结果。
二、线结构光三维测量的应用领域线结构光三维测量技术具有高精度、高效率、非接触等优点,已被广泛应用于各个领域,包括但不限于以下几个方面:1. 工业制造:在线结构光三维测量技术可用于工件尺寸测量、表面缺陷检测、装配质量控制等方面,提高生产效率和产品质量。
2. 机器人导航:线结构光三维测量技术可为机器人提供环境感知和定位信息,使其能够在复杂环境中自主导航和执行任务。
3. 医疗诊断:线结构光三维测量技术可用于医学影像的三维重建和病变分析,辅助医生进行疾病诊断和手术规划。
4. 文化遗产保护:线结构光三维测量技术可用于文物的三维数字化和虚拟展示,保护和传承人类的文化遗产。
三、线结构光三维测量的意义和前景线结构光三维测量技术的发展和应用对于推动工业制造、智能制造和数字化转型具有重要意义。
它可以提高生产效率、降低成本,改善产品质量和用户体验。
同时,线结构光三维测量技术的应用还有助于推动机器人技术、医疗诊断和文化遗产保护等领域的发展。
线结构光测量原理
线结构光测量原理引言线结构光测量原理是一种常用的三维形貌测量方法,它通过投射一条或多条结构光线,通过相机拍摄物体表面反射的结构光图案,并通过计算和分析得到物体表面的三维形状信息。
本文将深入探讨线结构光测量原理的工作原理、应用领域和关键技术。
一、工作原理线结构光测量原理主要包括以下几个步骤:1.投射结构光线:在测量前,需要选择适当的结构光源,例如激光器、LED灯等,将结构光线投射到待测物体表面。
通常,使用线型结构光可以提供更好的表面测量精度。
2.拍摄结构光图像:通过相机或其他成像设备拍摄物体表面反射的结构光图像。
为了获得清晰的图像,可以采取一些增强技术,如相机同步触发、滤波等。
3.图像分析与处理:对拍摄的结构光图像进行分析和处理,提取出图像中的结构光线位置信息,通常可以通过图像处理算法进行边缘检测、滤波、二值化等操作。
4.三维形状重建:根据结构光图像中的结构光线位置信息,可以计算出物体表面相对于结构光源的三维坐标,从而重建出物体的三维形状。
二、应用领域线结构光测量原理在许多领域都有广泛的应用,以下将介绍几个代表性的应用领域:1.工业制造:线结构光测量原理可以用于工业制造中的表面质量检测和尺寸测量。
例如,在汽车制造中,可以通过线结构光测量原理对车身表面进行检测,以确保表面平整度和外观质量符合要求。
2.产品设计:线结构光测量原理可以对产品的外形进行快速测量和分析,帮助设计师改进产品设计。
例如,在手机设计中,可以通过线结构光测量原理对手机外观进行测量,以优化产品的造型和人机交互体验。
3.文物保护:线结构光测量原理在文物保护中有重要应用。
通过对文物表面进行三维形状测量,可以帮助文物保护专家进行文物的修复和保护。
同时,线结构光测量也可以用于文物数字化展示,方便研究和教育。
4.医疗领域:线结构光测量原理可以用于医疗领域中的三维面部扫描和手术模拟。
例如,在整形外科中,可以通过线结构光测量原理对患者的面部进行测量,以指导整形手术的设计和模拟。
线结构光三维自动扫描系统关键技术的研究
线结构光三维自动扫描系统关键技术的研究1. 本文概述随着现代工业的快速发展,三维测量技术在制造业、文化遗产保护、生物医学等领域扮演着越来越重要的角色。
线结构光作为一种高精度、高效率的三维测量方法,受到了广泛关注。
本文旨在深入研究线结构光三维自动扫描系统的关键技术,以推动该技术的进步和应用。
本文将介绍线结构光三维扫描系统的基本原理和工作流程,阐述其在三维测量领域的优势和应用前景。
接着,重点分析系统的关键技术,包括线光源的设计、图像采集、三维重建算法、系统标定以及误差补偿等方面。
在此基础上,本文还将探讨当前技术存在的问题和挑战,提出相应的解决方案和改进措施。
为了验证所提出技术的有效性,本文将设计一系列实验,通过对比实验结果,展示改进后系统的性能提升。
本文将对线结构光三维自动扫描系统的未来发展趋势进行展望,指出潜在的研究方向和应用领域。
通过本文的研究,期望为线结构光三维扫描技术的发展提供理论依据和实践指导,促进相关领域的技术进步和产业升级。
2. 线结构光三维扫描原理线结构光三维自动扫描系统的基本原理是利用具有周期性亮度调制的光源和具有精密定位和运动控制系统的线阵CCD相机。
在扫描物体时,系统会发射一系列的结构光纹。
随着扫描仪相对于物体的位置移动,线阵CCD相机接收到由扫描物体表面反射回来的结构光信息。
通过特殊的算法将这些信息处理和分析,从而将三维空间内的信息还原到计算机中。
线结构光三维自动扫描系统可以实现大范围、高精度的三维扫描,特别适用于曲面复杂的物体。
在工业设计、医学、文物保护等领域,这种技术都扮演着重要的角色。
例如,在模具设计、雕塑制作和文物保护中,线结构光三维自动扫描系统可以用于获取物体的精确三维模型,以便进行进一步的分析、修复或复制工作。
3. 线结构光三维扫描系统设计线结构光三维扫描系统的设计基于光学测量原理,通过投射线结构光到被测物体表面,并利用相机捕捉因物体表面不规则而产生的光变形,进而计算出物体表面的三维信息。
线结构光3d相机 算法
线结构光3d相机算法1.引言1.1 概述概述:随着科技的不断进步和人们对于三维视觉信息获取的需求日益增长,线结构光3D相机成为了一种流行的三维测量设备。
这种相机利用投射的结构光和相机接收的图像来获取目标物体的三维形状和纹理信息。
相比于传统的测量方法,线结构光3D相机具有高精度、高速度和非接触等优点,被广泛应用于工业制造、机器人导航、虚拟现实等领域。
本文将重点介绍线结构光3D相机的算法。
在原理介绍部分,将详细阐述线结构光原理的基本概念和工作原理,包括光源的选择、结构光投影模式和相机的成像原理。
在算法描述部分,将重点讨论相机标定、三维重建和纹理映射等关键算法。
通过对这些算法的深入解析,读者将能够更好地理解线结构光3D相机的原理和工作流程。
本文的目的在于帮助读者全面了解线结构光3D相机算法的基本原理和应用。
无论是学术研究还是工程实践,对于这些算法的掌握都至关重要。
通过本文的学习,读者将能够掌握线结构光3D相机的关键算法,进而应用于实际问题中。
接下来的正文部分将详细介绍线结构光3D相机的原理和算法描述,读者将逐步了解到线结构光3D相机是如何利用结构光和相机图像进行三维测量的,从而获得目标物体的三维形状和纹理信息。
最后的结论部分将对本文的内容进行总结,并展望线结构光3D相机在未来的发展方向。
总之,本文将通过对线结构光3D相机的算法进行深入介绍,帮助读者全面了解线结构光3D相机的原理和应用。
无论是对于科研人员还是工程师来说,对于这种三维测量设备的掌握将会对他们的工作产生重要的帮助。
希望本文能够为读者在相关领域的研究和实践提供有价值的参考。
1.2文章结构文章结构是指文章的组织框架和部分标题的选择,它在一定程度上决定了读者对文章内容的理解和把握。
本文将围绕线结构光3D相机算法展开,主要分为引言、正文和结论三个部分。
在引言部分,我们将对整篇文章进行概述,介绍线结构光3D相机的基本原理和算法在三维重建领域的应用。
通过引言,读者可以初步了解文章的主题以及本文的研究目的和意义。
线结构光自同步扫描三维形貌测量系统_熊胜军
1] 宫的交会对接采用的是该方法 [ .
对于非合作目 标 , 可采用被动多目立体视觉方法 和主动激光三 角 法 或 飞 行 时 间 法 . 立体视觉法测量准 确度高 , 但对多幅图像上同名点的 搜 索 及 匹 配 困 难 , 且
] 2 3 - ; 容易受环境光照条件的影 响 [ 主动测量法通过测量
系统主动投射 激 光 而 不 依 靠 环 境 光 , 具有较高的空间 光环境适应性 ; 其中 , 飞行时间法通 过 测 量 激 光 往 返 时
面阵探测器组成 , 总体构架如图 1.
通过物像空间的几何 制后的激光光 点 或 光 条 的 图 像 , 关系求解出目 标 的 形 状 及 位 置 , 工作距离通常在数米 以内 , 测量准确度随测量距离变大而 迅 速 下 降 , 故更适 合近距离三维 形 貌 的 测 量 . 自同步扫描能够实现激光 具有瞬时视场 投射方向与相 机 光 轴 方 向 的 同 步 扫 描 , 远小于传统激光三角法 、 抗环境光能 力 强 的 特 点 , 从而
] 5 8 - 被广泛应用于复杂的空间 光 环 境 下 的 测 量 [ 加拿大 .
,N 国家研究委员会 ( 的 N a t i o n a l R e s e a r c h C o u n c i l R C)
[] 之 M a r c . R i o u x 首先提出了自同步扫描系统的方 案 5 , 后为了满足不同的空间 应 用 需 求 , 加拿大 N 设 计 e t e c p
: A b s t r a c t I n o r d e r t o m e a s u r e t h e t h r e e d i m e n s i o n a l s h a e o f a n o n c o o e r a t i v e t a r e t i n a c l o s e d i s t a n c e - - p p g , i n t h e m i s s i o n s f o r s a c e t a r e t s o e r a t i o n s a l i n e s t r u c t u r e d l i h t t h r e e d i m e n s i o n a l s h a e m e a s u r e m e n t - - p g p g p s s t e m b a s e d o n l a s e r t r i a n u l a t i o n w i t h a u t o s n c h r o n o u s s c a n n e r s w a s d e s i n e d . T h e r i n c i l e a n d t h e - y g y g p p c o n f i u r a t i o n o f t h e s s t e m w e r e r e s e n t e d a n d t h e l i n e s t r u c t u r e d l i h t s c a n n e r s s s t e m m o d e l w a s - g y p g y s s t e m w a s s e t u a n d c a l i b r a t e d w i t h a c h e s s b o a r d .T h e b o a r d a n d d e r i v e d . T h e r o t o t e r o o v e y p p y p g r e c i s i o n T i a n o n 1s c a l e m o d e l w e r e m e a s u r e d . T h e m e a s u r e m e n t r e s u l t s s h o w t h a t t h e o f t h e s a t i a l - p g g p c o o r d i n a t e s m e a s u r e m e n t i s b e t t e r t h a n 1mm, t h e r e c i s i o n o f Zc o o r d i n a t e s m e a s u r e m e n t i s 0. 1 8 mm, p a n d t h e a v e r a e e r r o r s o f t h e d i s t a n c e b e t w e e n t h e m e a s u r i n o i n t s a n d t h e f i t t e d l a n e a r e 0. 3 1mm a t g g p p , t h e d i s t a n c e o f 1m. T h e s s t e m c a n s i m l i f t h e s c a n n e r a n d r e d u c e t h e w e i h t a n d o w e r c o n s u m t i o n y p y g p p a n d c a n b e u s e d f o r t h e r a i d t h r e e d i m e n s i o n a l s h a e m e a s u r e m e n t i n t h e s a c e m i s s i o n s . - p p p : ; ; ; K e w o r d s L i n e s t r u c t u r e d l i h t L a s e r t r i a n u l a t i o n A u t o s n c h r o n o u s s c a n n e r s T h r e e d i m e n s i o n a l - - - g g y y s h a e m e a s u r e m e n p : O C I S C o d e s 1 2 0. 6 6 5 0; 1 5 0. 0 1 5 5; 1 5 0. 0 1 5 0; 1 5 0. 6 9 1 0; 1 5 0. 1 4 8 8
一种结构光三维扫描可达性分析方法及分析系统[发明专利]
(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201810344169.7(22)申请日 2018.04.17(71)申请人 武汉工程大学地址 430000 湖北省武汉市东湖新技术开发区光谷一路206号(72)发明人 颜昌亚 何姗姗 刘磊 李振瀚 黄昆涛 (74)专利代理机构 北京轻创知识产权代理有限公司 11212代理人 杨立 李蕾(51)Int.Cl.G01B 11/00(2006.01)G01B 11/24(2006.01)(54)发明名称一种结构光三维扫描可达性分析方法及分析系统(57)摘要本发明涉及一种结构光三维扫描可达性分析方法,包括:根据结构光三维扫描设备的几何测量模型,构建扫描工作空间。
对待测工件参考模型的曲面进行离散,得到待测工件参考模型的位于曲面上的采样点。
基于待测工件参考模型,构建每个采样点的扫描可视锥空间。
根据扫描工作空间、扫描可视锥空间和预设的结构光扫描可达性条件,判断每个采样点在结构光三维扫描设备扫描下的扫描可达性。
将扫描可达的采样点和扫描不可达的采样点分别以不同的颜色在曲面上显示。
本发明通过对扫描设备的几何参数和待测工件参考模型分析,结合结构光扫描可达性条件对被测物体进行扫描可达性评判,可达性分析结果可为扫描操作提供参考,以便于操作人员调整、优化扫描策略。
权利要求书3页 说明书11页 附图6页CN 108955520 A 2018.12.07C N 108955520A1.一种结构光三维扫描可达性分析方法,其特征在于,包括:步骤1、根据结构光三维扫描设备的几何测量模型,构建扫描工作空间;步骤2、对待测工件参考模型的曲面进行离散,得到所述待测工件参考模型的位于所述曲面上的采样点;步骤3、基于所述待测工件参考模型,构建每个所述采样点的扫描可视锥空间;步骤4、根据所述扫描工作空间、所述扫描可视锥空间和预设的结构光扫描可达性条件,判断每个所述采样点在所述结构光三维扫描设备扫描下的扫描可达性;步骤5、将扫描可达的所述采样点和扫描不可达的所述采样点分别以不同的颜色在所述曲面上显示。
一种线结构光视觉传感器手眼标定方法及仿真
一种线结构光视觉传感器手眼标定方法及仿真
熊会元;宗志坚;高群
【期刊名称】《系统仿真学报》
【年(卷),期】2010()9
【摘要】研究线结构光视觉传感器安装于多关节测量臂平台上形成复合式测量系统的手眼精确标定,提出了将传感器测量坐标建于激光测量面,通过变姿态测量固定标定点的手眼标定方法。
利用机器人运动构型与标定点在传感器的坐标,推导了手眼标定模型。
设计标准球为标定靶标,提起球心为标定点。
建立了标定仿真模型,基于机构仿真分析平台-InteMech设计了一套仿真试验,试验验证了方法的可行性与有效性。
【总页数】4页(P2223-2226)
【作者】熊会元;宗志坚;高群
【作者单位】中山大学工学院现代设计技术中心
【正文语种】中文
【中图分类】TP391
【相关文献】
1.一种简化的线结构光视觉传感器现场标定方法
2.基于线纹尺的线结构光视觉传感器标定新方法*
3.线结构光视觉传感器机器人手眼关系标定
4.机器人线结构光视觉引导系统的手眼标定方法
5.一种线结构光视觉传感器标定方法
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1] 宫的交会对接采用的是该方法 [ .
对于非合作目 标 , 可采用被动多目立体视觉方法 和主动激光三 角 法 或 飞 行 时 间 法 . 立体视觉法测量准 确度高 , 但对多幅图像上同名点的 搜 索 及 匹 配 困 难 , 且
] 2 3 - ; 容易受环境光照条件的影 响 [ 主动测量法通过测量
系统主动投射 激 光 而 不 依 靠 环 境 光 , 具有较高的空间 光环境适应性 ; 其中 , 飞行时间法通 过 测 过物像空间的几何 制后的激光光 点 或 光 条 的 图 像 , 关系求解出目 标 的 形 状 及 位 置 , 工作距离通常在数米 以内 , 测量准确度随测量距离变大而 迅 速 下 降 , 故更适 合近距离三维 形 貌 的 测 量 . 自同步扫描能够实现激光 具有瞬时视场 投射方向与相 机 光 轴 方 向 的 同 步 扫 描 , 远小于传统激光三角法 、 抗环境光能 力 强 的 特 点 , 从而
0 引言
空间交会对接 、 在轨操控任务中近距离段平台与 目标间的相对 导 航 , 通常采用光学测量技术来获取目 标的三维信息 . 对于合作目标 , 可采用 激 光 雷 达 结 合 引 导相机二维图 像 的 视 觉 测 量 方 法 , 目标上需设置特定 形状的标志点 , 但易受环境光照条件 的 影 响 . 神舟与天
h t t w w. h o t o n. a c. c n ∥w p p:
1 1 1 2 0 0 4 - 1
光 子 学 报
间来确定目标 距 离 , 用于近距离三维测量的激光雷达 测量准确度恒定不 工作距离可以 覆 盖 数 米 至 数 百 米 ,
4] ; 随着距离变化 [ 激光三角法通过采集被物体表面调
T h r e e d i m e n s i o n a l S h a e M e a s u r e m e n t S s t e m b a s e d o n A u t o s n c h r o n o u s - - p y y w i t h L i n e S t r u c t u r e d l i h t S c a n n e r s - g
] 5 8 - 被广泛应用于复杂的空间 光 环 境 下 的 测 量 [ 加拿大 .
,N 国家研究委员会 ( 的 N a t i o n a l R e s e a r c h C o u n c i l R C)
[] 之 M a r c . R i o u x 首先提出了自同步扫描系统的方 案 5 , 后为了满足不同的空间 应 用 需 求 , 加拿大 N 设 计 e t e c p
, ,AO X I ONG S h e n Z HAO F e i Z HAO H e n L e i u n, - g g j
( A c a d e m o O t o- E l e c t r o n i c s, C h i n a A c a d e m o S c i e n c e s, B e i i n 0 0 0 9 4, C h i n a) y f p y f j g1
) ) 国家自然科学基金 ( 和中国科学院光电研究院创新基金 ( 资助 N o . 6 1 3 0 8 1 0 1 N o . Y C X 2 0 1 1 Z F 基金项目 : - - , : 第一作者 : 熊胜军 ( 男, 工程师 , 硕士 , 主要研究方向为光学系统设计 . 1 9 8 6- ) E m a i l x i o n s h e n u n@a o e . a c . c n g g j ; 收稿日期 : 录用日期 : 2 0 1 4 0 5 0 9 2 0 1 4 0 7 0 1 - - - -
光 子 学 报 第4 3 卷第 1 1期 2 0 1 4年1 1月 A C T A P HO T ON I C A S I N I C A : / d o i 1 0. 3 7 8 8 z x b 2 0 1 4 4 3 1 1. 1 1 1 2 0 0 4 g
V o l . 4 3N o . 1 1 N o v e m b e r 2 0 1 4
线结构光自同步扫描三维形貌测量系统
熊胜 军 , 赵飞 , 赵恒, 敖磊
( ) 中国科学院光电研究院 , 北京 1 0 0 0 9 4
摘 要: 针对 空 间 目 标 操 控 任 务 中 非 合 作 目 标 近 距 离 三维 形 貌 测 量 的 需 求 , 设计了基 于 激光 三 角法 原 理 的 线 结构 光 自 同 步扫描 三维 形 貌 测 量系 统 . 分 析 了 经 典 的 点 扫描 测 量系 统 模 型 , 扩展 建 立 了 线 结构 光 扫 描系统模型. 构 建 了测 量系 统 桌 面 样 机 , 利 用二 维 平面 棋 盘 靶 标 构 建 虚 拟 立 体 靶 标 完 成 了 系 统 参 量 的 标 定. 分 别 对 已 知 结构的 工 件 及 天 宫 一 号 缩 比 模 型 进 行 了 测 量 实 验 , 结 果 表 明: 测 量 距 离 为 1 m 时, 系统三 坐 标 测 量 误 差 均优 于 1mm, 测 量 点 到 拟 合 平面 的 距 离 误 差 均 值 为 0 该 Z 向距 离 误 差 为 0. 1 8mm, . 3 1mm. 系 统 简 化了 扫描 系 统 结构 , 能 降低空 间 载 荷 的 重 量 和 功 耗 , 满足 空 间 任 务 中 快 速 三维 形 貌 测 量 的 需 求 . 关键词 : 线 结构 光 ; 激光 三 角法 ; 自 同 步扫描 ; 三维 形 貌 测 量 中图分类号 : T B 9 2; T N 2 4 7 文献标识码 : A ( ) 文章编号 : 1 0 0 4 4 2 1 3 2 0 1 4 1 1 1 1 1 2 0 0 4 6 - - -
图 1 测量系统总体构架 F i . 1 T h e s t r u c t u r e o f t h e m e a s u r i n s s t e m g g y
团队分别设计了基于激光三角法的激 光 三 维 相 机 系 统
[ 6] ( ) 和结合飞行时间法与 L a s e r C a m e r a S s t e m, L C S y 激光 三 角 法 的 自 主 交 会 对 接 ( T r i a n u l a t i o n a n d g
: A b s t r a c t I n o r d e r t o m e a s u r e t h e t h r e e d i m e n s i o n a l s h a e o f a n o n c o o e r a t i v e t a r e t i n a c l o s e d i s t a n c e - - p p g , i n t h e m i s s i o n s f o r s a c e t a r e t s o e r a t i o n s a l i n e s t r u c t u r e d l i h t t h r e e d i m e n s i o n a l s h a e m e a s u r e m e n t - - p g p g p s s t e m b a s e d o n l a s e r t r i a n u l a t i o n w i t h a u t o s n c h r o n o u s s c a n n e r s w a s d e s i n e d . T h e r i n c i l e a n d t h e - y g y g p p c o n f i u r a t i o n o f t h e s s t e m w e r e r e s e n t e d a n d t h e l i n e s t r u c t u r e d l i h t s c a n n e r s s s t e m m o d e l w a s - g y p g y s s t e m w a s s e t u a n d c a l i b r a t e d w i t h a c h e s s b o a r d .T h e b o a r d a n d d e r i v e d . T h e r o t o t e r o o v e y p p y p g r e c i s i o n T i a n o n 1s c a l e m o d e l w e r e m e a s u r e d . T h e m e a s u r e m e n t r e s u l t s s h o w t h a t t h e o f t h e s a t i a l - p g g p c o o r d i n a t e s m e a s u r e m e n t i s b e t t e r t h a n 1mm, t h e r e c i s i o n o f Zc o o r d i n a t e s m e a s u r e m e n t i s 0. 1 8 mm, p a n d t h e a v e r a e e r r o r s o f t h e d i s t a n c e b e t w e e n t h e m e a s u r i n o i n t s a n d t h e f i t t e d l a n e a r e 0. 3 1mm a t g g p p , t h e d i s t a n c e o f 1m. T h e s s t e m c a n s i m l i f t h e s c a n n e r a n d r e d u c e t h e w e i h t a n d o w e r c o n s u m t i o n y p y g p p a n d c a n b e u s e d f o r t h e r a i d t h r e e d i m e n s i o n a l s h a e m e a s u r e m e n t i n t h e s a c e m i s s i o n s . - p p p : ; ; ; K e w o r d s L i n e s t r u c t u r e d l i h t L a s e r t r i a n u l a t i o n A u t o s n c h r o n o u s s c a n n e r s T h r e e d i m e n s i o n a l - - - g g y y s h a e m e a s u r e m e n p : O C I S C o d e s 1 2 0. 6 6 5 0; 1 5 0. 0 1 5 5; 1 5 0. 0 1 5 0; 1 5 0. 6 9 1 0; 1 5 0. 1 4 8 8