激光三角法测量表面形貌
《激光三角法物体轮廓的三维测量系统》范文
《激光三角法物体轮廓的三维测量系统》篇一一、引言随着科技的不断进步，三维测量技术在工业制造、医学诊断、安全监控等领域的应用越来越广泛。
激光三角法作为一种重要的三维测量技术，具有高精度、高效率、非接触式等优点，在物体轮廓测量领域具有广泛的应用前景。
本文将详细介绍激光三角法物体轮廓的三维测量系统，包括其原理、构成、工作流程、优缺点及未来发展趋势。
二、激光三角法原理激光三角法是一种利用激光束投射到物体表面，通过测量激光束的偏转角度和距离变化来获取物体轮廓信息的方法。
其基本原理是：将一束激光投射到物体表面，根据物体表面的形状和位置变化，反射光会发生偏转，通过测量偏转角度和距离变化，可以推算出物体表面的轮廓信息。
三、系统构成激光三角法物体轮廓的三维测量系统主要由激光器、光学镜头、图像传感器、计算机等部分组成。
其中，激光器用于产生激光束；光学镜头用于将激光束投射到物体表面并收集反射光；图像传感器用于捕捉反射光的光斑图像；计算机则负责处理图像数据，提取出物体表面的轮廓信息。
四、工作流程1. 激光器发出激光束，经过光学镜头投射到物体表面。
2. 反射光经过光学镜头收集后，形成光斑图像，被图像传感器捕捉。
3. 计算机对光斑图像进行处理，提取出光斑的形状和位置信息。
4. 根据激光三角法的原理，计算机推算出物体表面的轮廓信息。
5. 将测量结果以三维模型的形式呈现出来。
五、系统优缺点优点：1. 高精度：激光三角法具有较高的测量精度，能够满足大部分工业应用的需求。
2. 高效率：系统可以快速地获取物体表面的轮廓信息，提高工作效率。
3. 非接触式：系统采用非接触式测量，不会对物体造成损伤。
4. 灵活性强：可以适用于各种形状和尺寸的物体测量。
缺点：1. 对环境要求较高：如光线、温度等会影响测量结果。
2. 对操作人员技能要求较高：需要专业人员进行操作和维护。
3. 无法测量透明或反光性强的物体。
六、未来发展趋势随着科技的不断发展，激光三角法物体轮廓的三维测量系统将朝着更高的精度、更快的速度、更广泛的应用领域发展。
《激光三角法物体轮廓的三维测量系统》范文
《激光三角法物体轮廓的三维测量系统》篇一一、引言随着科技的不断进步，三维测量技术在众多领域中得到了广泛的应用，如机器人视觉、医疗影像、逆向工程和质量控制等。
其中，激光三角法因其非接触式测量、高精度及高效率等特点，成为三维测量技术中重要的分支之一。
本文将介绍一种基于激光三角法的物体轮廓三维测量系统，包括其工作原理、技术特点及系统构成。
二、激光三角法原理激光三角法是一种利用激光投射至物体表面，并通过接收到的光线与参考光线之间的夹角来测量物体表面的方法。
当激光照射在物体表面时，反射光会经过光学系统后投射至光电传感器上。
通过测量激光束的入射角和反射光线的角度变化，可以推算出物体表面的轮廓信息。
三、系统构成基于激光三角法的物体轮廓三维测量系统主要由以下几部分组成：1. 激光投影器：用于产生激光光束并投射至物体表面。
投影器内部结构精密，可以产生高质量的激光束。
2. 镜头：将投射到物体表面的激光光束聚焦至光电传感器上。
镜头的质量直接影响到测量精度和分辨率。
3. 光电传感器：接收反射光并转换为电信号。
传感器应具有高灵敏度和低噪声的特点。
4. 数据处理单元：对光电传感器输出的电信号进行处理，提取出物体表面的轮廓信息，并进行三维重建。
5. 计算机控制系统：负责整个系统的控制和管理，包括数据采集、处理、显示及存储等。
四、技术特点基于激光三角法的物体轮廓三维测量系统具有以下优点：1. 非接触式测量：不会对被测物体造成损伤或变形，适用于各种材质和形状的物体。
2. 高精度：通过精密的光学系统和光电传感器，可以实现高精度的测量。
3. 高效率：可以快速获取物体表面的三维信息，适用于大规模和连续测量的场合。
4. 适用性强：可以用于逆向工程、质量控制、医学诊断等领域。
五、结论基于激光三角法的物体轮廓三维测量系统在多个领域得到了广泛应用，成为了一种有效的三维测量方法。
该系统通过精确的激光投影、高质量的镜头和光电传感器以及强大的数据处理能力，实现了高精度、高效率的三维测量。
3d线激光器三角测量原理
3d线激光器三角测量原理3D线激光器三角测量原理引言：三角测量是一种基本的测量方法，广泛应用于地理测量、工程测量、机器人导航等领域。
而基于3D线激光器的三角测量技术，通过激光的投影和测量，能够实现对目标物体的三维坐标测量。
本文将介绍3D线激光器三角测量原理及其应用。
一、3D线激光器的工作原理3D线激光器是一种能够发射激光线的测量仪器，它通常由激光发射器、光电检测器和控制系统组成。
激光发射器发射的激光线被目标物体反射后，被光电检测器接收，通过控制系统进行信号处理和计算，最终得到目标物体的三维坐标。
二、三角测量原理三角测量原理是基于几何关系的测量方法，它利用三角形的边长或角度关系来确定目标物体的位置。
在3D线激光器的三角测量中，我们通常利用激光线的投影和测量来构建三角形，并通过计算三角形的边长或角度来确定目标物体的位置。
三、3D线激光器三角测量步骤1. 设定坐标系：首先，在测量区域内设定一个坐标系，确定测量参考点的坐标。
2. 发射激光线：3D线激光器通过激光发射器发射一束激光线，将其照射到目标物体上。
3. 接收激光线：目标物体表面对激光线进行反射，反射光线被光电检测器接收。
4. 计算测量数据：通过控制系统对接收到的光信号进行处理和计算，得到目标物体与激光器之间的距离或角度数据。
5. 构建三角形：根据测量数据和设定的坐标系，构建目标物体与激光器之间的三角形。
6. 计算目标物体坐标：利用三角形的边长或角度关系，通过数学计算得到目标物体的三维坐标。
四、3D线激光器三角测量的优势1. 高精度：3D线激光器能够实现高精度的测量，可以达到亚毫米级的测量精度。
2. 非接触式测量：3D线激光器的测量过程是非接触式的，能够避免传统测量方法中可能存在的物体变形或破坏问题。
3. 快速测量：3D线激光器具有快速测量的优势，可以在短时间内完成大量目标物体的测量。
4. 适应性强：3D线激光器适用于各种复杂形状的目标物体测量，包括平面、曲面、棱角等。
激光三角法——精选推荐
激光三⾓法什么是激光三⾓法单⽬+线结构光注意:这个激光器发射出的是⼀个激光平⾯，也叫光⼑⾯，激光平⾯照射到物体上就形成了⼀道线激光⼀组3D 激光传感器由⼀束激光组成，它将激光平⾯(以浅灰⾊显⽰的光⽚)投射到场景中的物体上。
激光散射在场景中激光平⾯与物体相交的点上，形成特征线(深灰⾊)。
照相机从不同的⾓度捕捉线条。
相机内传感器的⽅向由矩形表⽰。
坐标系间的转换世界坐标系、相机坐标系、图像坐标系、像素坐标系世界坐标系->相机坐标系相机坐标系->图像坐标系步骤：相机标定->激光平⾯标定->三维重建相机标定：相机标定的⽬的就是获得相机内参矩阵和畸变参数等⼀系列参数，相机标定的⽅法有很多，这⾥我们⼀般使⽤的是张正友标定法。
激光平⾯标定⽬的获得激光平⾯在相机坐标系下的平⾯⽅程Ax+By+Cz+D=0，从⽽可以获得图像线激光上像素点的深度。
注意：平⾯⽅程是在相机坐标系下定义的，所以⼀旦激光平⾯标定完成之后，激光器和相机的相对位置就必须固定不动了。
流程相机标定->提取激光线->激光线上的点转化到相机坐标系->拟合激光平⾯提取激光线：⽅法：极值法、阈值法、灰度质⼼法这三个⽅法都可以⽤这⼀个图来解释，⾸先图像中的激光线是由⼀定的宽度的，⽽且激光线的中⼼亮度最⼤，激光线从中⼼到两侧边缘亮度逐渐减⼩。
1.极值法就是寻找图像中每⼀⾏的最⼤值作为激光线的光条中⼼。
2.阈值法就是⾸先设定⼀个阈值T ，然后从图像的两侧向中间寻找灰度值为T 的像素点A 、B ，最后取A 、B 的中⼼作为激光线的光条中⼼。
3.灰度质⼼法就是⽤到了重⼼公式，把图像的灰度值当作质量，灰度值越⼤，也就是质量越⼤，找到图像中每⼀⾏的重⼼当作激光线的光条中⼼。
这三个⽅法其实都⾮常容易受到噪声的⼲扰，所以需要进⼀步的改进⽅法。
激光线上的点转化到相机坐标系接下来的这⼀步，将激光线上的像素点的像素坐标转化到相机坐标系下是重点，因为我们最后需要激光平⾯的⽅程就是定义在相机坐标系下的，所以需要将刚才提取到的激光线像素坐标转化到相机坐标系下。
激光三角法测量原理
激光三角法测量原理
激光三角法测量原理是一种常见的测量方法，它利用激光束的直线传播特性和
三角形的几何关系，通过测量三角形的边长和角度来确定目标物体的位置和形状。
激光三角法测量原理广泛应用于工程测量、地质勘探、建筑施工等领域，具有测量精度高、操作简便、适用范围广等优点。
首先，激光三角法测量原理的基本原理是利用激光器发出的一束平行光束照射
到目标物体上，然后由接收器接收反射回来的光线，通过测量光线的方向和距离来确定目标物体的位置。
在实际测量中，通常会使用两个或多个激光器和接收器，通过它们之间的相对位置和角度来构建一个三角形，从而实现对目标物体的测量。
其次，激光三角法测量原理的关键在于测量三角形的边长和角度。
在测量过程中，需要准确地测量激光束的方向和距离，以及激光器和接收器之间的相对位置和角度。
通过这些数据的测量和计算，可以确定目标物体的位置和形状，实现对目标物体的精确测量。
此外，激光三角法测量原理还需要考虑到测量误差的影响。
由于测量过程中存
在各种误差，如激光束的发散、接收器的精度、环境因素等，因此在实际测量中需要对这些误差进行补偿和校正，以确保测量结果的准确性和可靠性。
总的来说，激光三角法测量原理是一种基于激光技术的高精度测量方法，具有
广泛的应用前景和重要的实际意义。
通过对其原理和关键技术的深入理解和研究，可以进一步提高测量精度和测量效率，推动激光测量技术在各个领域的应用和发展。
《激光三角法物体轮廓的三维测量系统》范文
《激光三角法物体轮廓的三维测量系统》篇一一、引言随着科技的不断进步，三维测量技术在众多领域中得到了广泛的应用，如机器人视觉、工业检测、医学影像等。
激光三角法作为一种非接触式的三维测量技术，以其高精度、高效率、非破坏性等优点，在物体轮廓测量中占据了重要地位。
本文将详细介绍一种基于激光三角法的物体轮廓三维测量系统。
二、系统概述本系统采用激光三角法原理，通过激光器发射激光束至物体表面，利用光学系统和图像传感器捕捉反射光信息，进而实现对物体轮廓的三维测量。
系统主要由激光器、光学系统、图像传感器、数据处理与显示模块等部分组成。
三、系统工作原理激光三角法的基本原理是通过激光束照射到物体表面产生的反射光与基准光路之间的夹角变化，来计算物体表面的高度信息。
本系统的工作原理如下：1. 激光器发射激光束至物体表面，形成反射光。
2. 光学系统将反射光聚焦至图像传感器上，形成光斑。
3. 图像传感器捕捉光斑的位置信息，并将数据传输至数据处理与显示模块。
4. 数据处理与显示模块根据光斑位置信息，结合激光器与图像传感器的相对位置关系，计算出物体表面的高度信息。
5. 通过扫描不同位置的光斑，可以获得物体表面的三维轮廓信息。
四、系统组成及功能1. 激光器：发射激光束至物体表面，为测量提供光源。
2. 光学系统：包括透镜、反射镜等光学元件，用于将反射光聚焦至图像传感器上。
3. 图像传感器：捕捉光斑的位置信息，将数据传输至数据处理与显示模块。
通常采用高分辨率的相机或CCD传感器。
4. 数据处理与显示模块：对图像传感器传输的数据进行处理，计算出物体表面的高度信息，并显示三维轮廓图像。
五、系统特点及优势1. 高精度：激光三角法具有较高的测量精度，可达到微米级别。
2. 高效率：系统扫描速度快，可在短时间内完成大面积的三维测量。
3. 非接触式测量：不会对物体造成损伤，适用于各类材料的测量。
4. 灵活性强：可针对不同形状、尺寸的物体进行测量，应用范围广泛。
激光三角法
激光三角法
激光三角法是基于激光原理的测量技术，用来测量地形高程和距离。
它使用激光扫描仪发射出一束激光光束，并通过棱镜分割成多个激光点，绘制出一个三角形或多边形的形状，然后再收集反射回来的激光信号，根据激光信号的反射时间来计算出相应的距离和高程数据。
激光三角法的优点是能够快速、准确地测量出地形数据，并且可以实现对大范围地形数据的测量。
激光三角法测量方式主要包括激光扫描仪、棱镜、空间反射器三大部分。
激光扫描仪是激光三角法的核心，它将激光信号发射出去，并通过棱镜分割成多个激光点，绘制出一个三角形或多边形的形状。
而空间反射器则是反射这束激光信号的物体，它的作用是将激光信号反射回接收端，同时根据激光信号反射时间来计算出相应的距离和高程数据。
首先，激光扫描仪将激光信号发射出去，并通过棱镜分割成多个激光点，绘制出一个三角形或多边形的形状；随后，这些激光点将会反射回接收端，接收端会记录下激光信号反射时间，根据反射时间计算出相应的距离和高程数据；最后，利用上面计算出的距离和高程数据，来绘制
出地形图。
激光三角法也可以用来测量建筑物的高度和距离，以便更好地评估建筑物的安全性。
激光三角法有很多优点，它可以快速、准确地测量出地形数据，可以实现对大范围地形数据的测量，而且测量出来的数据精度非常高，可以达到0.1mm的精度水平，这也是一种非常可靠的测量技术。
此外，激光三角法可以实现实时监控，可以及时发现地形变化，从而避免灾害发生。
总之，激光三角法是一种非常有效的测量技术，可以快速、准确地测量出地形数据，而且具有良好的精度和可靠性，它的应用已经深入到地形测量、建筑物高度测量、实时监控等领域，发挥着重要的作用。
激光三角法测量的研究
激光三角法由于其具有非接触、不易损伤表面、材料适应性广、结构简单、测量距离大、抗干扰、测量点小、测量准确度高、可用于实时在线快速测量等特点，在几何量测量领域中得到广泛的应用。
人们一直在探索用最现代的科学技术丰富和完善它的途径，力求进一步简化结构，提高准确度，拓宽应用范围，满足工业生产的需要。
１激光三角法测量光路的分类激光三角法光路按检测方式分为反射型与透射型；若按入射光线与被测工件表面法线的关系分为直射式和斜射式；按入射光束的形态来分，又可分为单束光和片光。
１．１直射式反射型直射式三角法测量等效光路如图１所示。
激光器发出的光束，经会聚透镜聚焦后垂直入射到被测物体表面上，物体移动或表面变化导致入射光点沿入射光轴移动，接收透镜接收来自入射光点处的散射光，并将其成像在光电接收元件敏感面上。
其物象关系为：δ＝ｌ１・Ｄｌ２图１（ａ）所示方法中，被测物面的入射光束与光敏面平行，并垂直于成像透镜光轴，被测点的位移与光电探测器上光斑的位移为线性关系，可用于测量相对或绝对位移。
但其光敏面要求很大，而且被测点在成像面的像并不清晰，因此测量精确度不高。
所以改进后将光敏面与成像透镜如图１（ｂ）配置，即光电探测器平面与成像透镜光轴垂直，而与被测物面的入射光束成θ角，则其物象关系为：δ＝ｌ１・Ｄｌ２ｓｉｎθ这种方法的准确调焦位置只有一个，其余位置的像都处于不同程度的离焦状态，从而也降低了系统的测量精度。
因此，对于高精度要求的场合，一般将光电探测器的光敏面与成像透镜成!角，如图１（ｃ）所示。
激光三角法测量的研究万瑾，黄元庆（厦门大学机电工程系，福建厦门３６１００５）摘要：三角法属于主动视觉测量方法，是非接触光学测量的一个重要形式。
传统的光学三角法，改之以激光光源，并结合电子信号分析电路和计算机信号处理，使测量系统可以得到较高的精度，在三维形貌测量及其他应用中已有一定的研究并有相当的前景。
该文较系统地分析了不同结构、不同类型的激光三角测量系统，并比较了其优缺点。
北京航空航天大学科技成果——扫描式物体表面三维形貌测量方法及装置
北京航空航天大学科技成果——扫描式物体表面三
维形貌测量方法及装置
成果简介
激光三角法作为典型的非接触光学主动三维测量方法，广泛应用于三维形貌测量、逆向工程和质量检测等诸多领域。
激光三角法每次只能对一个点进行测量，因此需要采取一些措施实现对整个物体的形貌测量。
常见的措施包括：光束扫描、物体位移以及光束扫描与物体位移结合等方法。
常见的光束扫描方式包括：振镜扫描法、AOD声光器件扫描法、多面转镜扫描法等。
振镜扫描法扫描速度受到限制，AOD 声光器件扫描法的扫描范围较小，都无法同时实现大范围高速扫描。
该项目使用多面转镜对光束扫描，同时结合物体的运动实现了大范围高速扫描测量。
该装置由测量头、位移台、计算机组成，计算机通过数据线分别与测量头和位移台连接；其中，测量头由激光器、扫描装置和成像装置组成，激光器与成像装置的光轴之间保持预定夹角，放置于扫描装置的同侧；扫描装置包括电机、多面转镜，角度编码器，电机带动多面转镜和角度编码器高速旋转；成像装置包括成像透镜和
相机。
其主要优点是扫描速度快、范围大，具有较大的景深，测量精度高，操作简单，几乎不需人工干预。
激光三角测距缺陷检测
激光三角测距缺
陷检测
激光三角测距缺陷检测
激光三角测距技术是一种常用于测量物体距离的方法，其原理基于激光在空间中的传播速度和光束的角度。
在缺陷检测方面，激光三角测距技术可以用于检测物体表面的缺陷或不平整情况。
下面将介绍激光三角测距缺陷检测的步骤思路。
第一步是设定激光器和接收器的位置。
激光器用于发射激光束，接收器用于接收反射回来的激光信号。
设定它们的位置和角度是确保测量的准确性的重要一步。
第二步是发射激光束。
通过激光器发射一束激光，在不同的角度和位置上照射到被测物体表面。
激光束的角度和位置可以根据需要进行调整。
第三步是接收反射光信号。
被测物体表面的缺陷或不平整会导致激光束的反射光信号发生偏离。
接收器接收到反射回来的激光信号后，可以通过计算信号的偏移量来判断物体表面的缺陷情况。
第四步是数据处理和分析。
通过收集到的激光反射信号数据，进行数据处理和分析，可以得到物体表面的缺陷信息。
这些信息可以用于判断物体的质量和表面是否平整，并进一步进行后续的处理和修复。
第五步是结果展示和记录。
将分析得到的缺陷信息进行展示，并进行记录和保存，以便后续的参考和比对。
总结起来，激光三角测距缺陷检测的步骤主要包括设定激光器和接收器的位置、发射激光束、接收反射光信号、数据处理和分析、结果展示和记录。
通过这些步骤，可以有效地检测物体表面的缺陷和不平整情况，为后续的处理和修复提供参考依据。
傅里叶变化光谱仪 激光三角法
傅里叶变换红外光谱仪15测控（3+2）蒋炜2015430340007傅里叶变换红外光谱仪（Fourier Transform Infrared Spectrometer，简写为FTIR Spectrometer）,简称为傅里叶红外光谱仪。
它不同于色散型红外分光的原理，是基于对干涉后的红外光进行傅里叶变换的原理而开发的红外光谱仪，主要由红外光源、光阑、干涉仪（分束器、动镜、定镜）、样品室、检测器以及各种红外反射镜、激光器、控制电路板和电源组成。
可以对样品进行定性和定量分析，广泛应用于医药化工、地矿、石油、煤炭、环保、海关、宝石鉴定、刑侦鉴定等领域。
基本原理光源发出的光被分束器（类似半透半反镜）分为两束，一束经透射到达动镜，另一束经反射到达定镜。
两束光分别经定镜和动镜反射再回到分束器，动镜以一恒定速度作直线运动，因而经分束器分束后的两束光形成光程差，产生干涉。
干涉光在分束器会合后通过样品池，通过样品后含有样品信息的干涉光到达检测器，然后通过傅里叶变换对信号进行处理，最终得到透过率或吸光度随波数或波长的红外吸收光谱图。
主要特点编辑傅里叶红外光谱仪信噪比高傅里叶变换红外光谱仪所用的光学元件少，没有光栅或棱镜分光器，降低了光的损耗，而且通过干涉进一步增加了光的信号，因此到达检测器的辐射强度大，信噪比高。
傅里叶红外光谱仪重现性好傅里叶变换红外光谱仪采用的傅里叶变换对光的信号进行处理，避免了电机驱动光栅分光时带来的误差，所以重现性比较好。
傅里叶红外光谱仪扫描速度快傅里叶变换红外光谱仪是按照全波段进行数据采集的，得到的光谱是对多次数据采集求平均后的结果，而且完成一次完整的数据采集只需要一至数秒，而色散型仪器则需要在任一瞬间只测试很窄的频率范围，一次完整的数据采集需要十分钟至二十分钟。
傅里叶红外光谱仪技术参数编辑光谱范围：4000--400cm-1或7800--350cm-1(中红外) / 125000--350cm-1(近、中红外)最高分辨率：2.0cm-1 / 1.0cm-1 / 0.5cm-1信噪比：15000:1(P-P) / 30000:1(P-P) / 40000:1(P-P)分束器：溴化钾镀锗/ 宽带溴化钾镀锗检测器：DTGS检测器/ DLATGS检测器光源：空冷陶瓷光源傅里叶红外光谱仪主流产品编辑国产主流厂家：天津港东生产的FTIR-650 傅里叶变换红外光谱仪、FTIR-850 傅里叶变换红外光谱仪；北京瑞利生产的WQF-510 傅里叶变换红外光谱仪、WQF-520 傅里叶变换红外光谱仪；进口品牌厂家：日本SHIMADZU 生产的IRAffinity-1,IRAffinity-21 傅里叶变换红外光谱仪；美国Thermo Fisher 生产的Nicolet 6700、IS10、IS5 傅里叶变换红外光谱仪；德国Bruker Optics 生产的Tensor 27、Tensor 37 傅立叶变换红外光谱仪红外光谱属于吸收光谱，是由于化合物分子振动时吸收特定波长的红外光而产生的，化学键振动所吸收的红外光的波长取决于化学键动常数和连接在两端的原子折合质量，也就是取决于的结构特征。
表面粗糙度测量实验综述报告
表面粗糙度测量实验综述报告表面粗糙度测量实验是一种非常常见的物理实验，可以对不同材料表面的粗糙度进行测量和分析，为材料科学研究和工程应用提供重要的参考数据。
本篇综述将从实验目的、原理、常见测量方法、实验流程和常见误差等方面介绍表面粗糙度测量实验。
一、实验目的本次实验旨在学习表面粗糙度的基本概念和测量方法，掌握表面粗糙度测量设备的使用，学会分析表面粗糙度数据，了解表面粗糙度与材料性能的关系，为后续的材料设计和制造提供基础。
二、原理表面粗糙度是指物体表面的起伏和波动程度，通常用Ra作为表面粗糙度的评价指标，用μm或nm作为单位表示。
表面粗糙度的测量原理通常有以下几种：1.触针法：利用微小触针接触被测物体表面，通过测量触针的上下振动情况来推算表面粗糙度。
2.光学法：将光线反射到被测物体表面上，观察反射光斑的形状和大小，根据反射光斑的特征来推算表面粗糙度。
3.电容法：将被测物体和电容板组成电容器，利用电容器的电容值变化来测量表面粗糙度。
4.激光干涉法：使用激光干涉仪测量被测物体表面的形貌，从而推算表面粗糙度。
三、常见测量方法表面粗糙度的测量方法有很多种，常见的有以下几种：1.手持表面粗糙度计：比较简单的一种测量方法，需要手工将设备放置在被测物体表面上，然后读取显示屏上的数据即可。
2.双轨法：利用双轨仪器测量被测物体表面的起伏高度差，从而推算表面粗糙度。
3.滚珠法：将一滚珠从被测物体表面平行滚过，通过滚珠行进的距离和起伏高度之间的关系来推算表面粗糙度。
4.激光测量法：利用激光干涉仪或激光三角法测量被测物体表面形貌，从而推算表面粗糙度。
四、实验流程1.选择合适的表面粗糙度测量仪器和测量方法。
2.准备被测物体，并清洗干净表面。
3.根据测量要求和实验流程进行调校和设置。
4.按照测量方法将设备放置在被测物体表面上，进行测量并记录数据。
5.根据测量结果进行数据分析和处理。
6.根据实验要求撰写实验报告。
五、常见误差表面粗糙度的测量误差很容易产生，主要有以下几个方面：1.设备误差：不同型号和品牌的表面粗糙度测量仪器精度和稳定性不同，会对测量结果产生影响。
激光三角法综述
在激光三角法中, 由光源发出的一束激光照射在 待测物体平面上, 通过反射最后在检测器上成像。当物 体表面的位置发生改变时, 其所成的像在检测器上也 发生相应的位移。通过像移和实际位移之间的关系式, 真实的物体位移可以由对像移的检测和计算得到。 激
作为当前研究和需求的热点, 国内现在缺少专门 对于激光三角法的综述性文章, 因此对于激光三角法 的综述性文章是必要的。文章以下章节安排如下: 第二
率, 即激光三角法的放大倍率 Θ:
Θ=
∃∃d∆=
s′s sinΑsinΒ [ s′sinΑ- sin (Α+ Β) ]2
(4)
系统的放大倍率决定了系统的分辨率, 而放大倍 率不但取决于系统参数, 还是像移 d 的函数。
3 激光三角传感器的硬件架构和信号处理
311 硬件结构 激光三角传感器从光路设计上主要可以分为以下
当检测器采用 PSD 时, 其输出为电流量的模拟 值, 后续处理主要由前文所述的硬件电路进行较为简 单的信息处理。其处理框图如图 2 所示。图 2 中, 信号 的运算包括对电流信号的求和, 相减以及用除法电路 计算信号和与差的比值; 信号的传送中可以采用上文 中提到的调制法电路和采样保持法电路。
图 2 PSD 前置电路框图 当检测器采用 CCD 时, 获取的信号是一副图像。 而图像处理就成为决定激光三角传感器的精度和速度 的重要步骤, 其处理目的主要是得到图像传感器上像 移的精确值。一般采取的图像处理步骤有阈值变换 (二 值化) , 图像增强, 图像的细化。与一般的图像处理不同 的是, 其处理需要对激光在 CCD 上的投影点的位置做 到亚像素 (Subp ixel) 级的精度的估计。 通常是获得图 像边缘的像素级信息 (粗定位) , 之后通过插值拟合的 方法得到亚像素级的精度 (细定位) , 主要方法有 L ap lacian of Gau ssian (LO G ) 技 术[9] , 灰 阶 矩 量 法 (G rey L evelM om en t Edge O p erato r) [10] 和双边指数法 ( tw o sided exponen t ial edge op erato r) [11]。 标定的目的是补偿光学传感器部分的几何扭曲,
激光三角实验报告
激光三角法实验报告学院：指导教师：学生：学号：一、激光三角法测三维表面综述激光三角法实验报告随着工业测量领域的不断扩展以及对测量精度和测量速度的不断提高,传统的接触是测量已经无法满足工业界的需求.而非接触测量由于其良好的精确性和实时性,已经成为测量领域的热点.同时由于电子学和光学技术的飞速发展，光电检测已经成为非接触测量的一种主要方法。
激光三角法(Laser Triangulation)是光电检测技术的一种，由于该方法具有结构简单、测试速度快、不易损伤表面、测量距离大、抗干扰、测量准确度高、实时处理能力强、使用灵活方便等优点,在工业中的长度、距离以及三维形貌等检测中有着广泛的应用。
一、实验原理1、激光三角法测距图表错误!未定义书签。
激光三角法测距原理图如图1所示，激光三角法的测量仪器主要由激光发射器、透镜和CCD组成。
在测量过程当中使用激光光源作为测量的指示光源,激光器的轴线、成像物镜的光轴以及CCD线阵，三者位于同一个平面内.激光光源照射到物体上某一点，该目标点的图像通过透镜汇聚到CCD上形成像点。
当激光照射的物体沿激光光轴移动时，像点也在CCD像面上移动。
在CCD焦距已知，光源、透镜和CCD的相对位置确定的前提下，通过测量CCD上像点的位置就能准确确定被测物体移动的距离。
图1中，已知透镜的轴线与激光束的夹角为，CCD像平面与镜头光轴的夹角为，像面距镜头的距离s’约等于镜头焦距f，物距为s,像点在CCD上移动距离d，物点在激光束方向上的移动距离为,则：通常情况下，等于,即CCD像平面与镜头主光轴垂直，所以:2、激光三角法三维重建在图1中，将激光束沿直面垂直方向延伸成激光面。
激光将一个理想的光斑投射在被测表面上，沿激光束方向移动被测物体,该光斑将随其投射点位置的深高度坐标变化而沿着激光器的轴向作同样距离的位移。
光斑同时又通过物镜成像在ＣＣＤ线阵上，且成像位置与光斑的深度，位置有唯一的对应关系。
测出CCD线阵上所成实像的中心位置，即可通过光斑与其在CCD线阵上所成像点的位置几何光学关系求出光斑的高度坐标，从而得到被测表面该点处的深度参数。
3d线扫激光三角反射原理说明
3d线扫激光三角反射原理说明
3D线扫描激光三角反射原理是一种常用于测量物体表面三维形
状的技术。
它利用激光束射向目标物体表面，然后通过三角测量原
理来计算出目标物体表面的三维坐标信息。
首先，激光器发射一束激光束，该激光束被聚焦成一条非常细
的线。
激光束照射到目标物体表面后，会被物体表面反射回来。
接
收器接收到反射回来的激光，并记录下反射激光的时间。
由于光速
非常快，可以通过记录激光反射回来的时间来计算激光的传播距离。
在此过程中，还需要使用一个额外的相机来记录激光束照射到
物体表面时的位置。
这个相机可以记录下激光束照射到物体表面的
位置，然后通过三角测量原理来计算出激光束的入射角度和物体表
面的三维坐标信息。
通过记录激光反射回来的时间和激光照射到物体表面的位置，
结合三角测量原理，可以计算出目标物体表面上每个点的三维坐标
信息。
通过扫描整个物体表面，就可以获得整个物体的三维形状信息。
总的来说，3D线扫描激光三角反射原理利用激光束的反射时间
和入射角度以及相机记录的位置信息，通过三角测量原理来计算目
标物体表面的三维坐标信息，从而实现对物体表面三维形状的测量。
这种技术在工业设计、制造、文物保护等领域有着广泛的应用。
激光三角测量法公式推导
激光三角测量法公式推导激光三角测量法是一种非接触式的测量技术，在工业生产、科学研究等领域有着广泛的应用。
要搞清楚它的公式推导，咱们得先从它的基本原理说起。
想象一下，有一束激光照在一个物体的表面上，然后这束光会在物体表面形成一个光斑。
这个光斑经过物体表面的反射，会被一个接收器接收。
接收器和激光发射器之间有一个特定的角度关系，通过这个角度以及接收到的光斑位置信息，咱们就能算出物体表面的高度或者位移等参数。
比如说，在一个工厂的生产线上，咱们要测量一个零件的高度。
激光发射器发出的激光照在零件上，形成的光斑反射到接收器上。
这时候，接收器检测到光斑的位置发生了变化。
就像咱们用尺子量东西，只不过这里的“尺子”是激光和相关的光学设备。
那具体的公式推导是咋样的呢？咱们假设激光发射器和接收器之间的距离是 L，激光发射器与测量平面的夹角是α，接收器检测到的光斑位移是 d，物体表面的位移是 h。
根据三角函数的知识，咱们可以得到这样的关系：tan(α) = h / (L - d) 。
通过这个式子，咱们就能把 h 求出来，也就是 h = (L - d) * tan(α) 。
这里面的关键就在于准确测量出光斑的位移 d 。
这可不是一件容易的事儿，得靠高精度的光学传感器和精密的电路设计。
再比如说，在科研实验室里，研究人员用激光三角测量法来测量微小物体的位移变化。
这对实验的精度要求极高，一点点的误差都可能导致实验结果的偏差。
为了更准确地测量，研究人员会不断优化测量系统，调整激光的波长、功率，选择更灵敏的接收器等等。
就像厨师精心挑选食材和调料，才能做出美味的菜肴一样。
在实际应用中，还得考虑环境因素的影响。
比如周围的光线干扰、测量物体表面的材质和粗糙度等等。
这些因素就像是捣乱的“小怪兽”，会影响测量的准确性。
总之，激光三角测量法的公式推导虽然看起来有点复杂，但只要咱们搞清楚了其中的原理，再结合实际应用中的各种情况，就能很好地运用这个强大的测量工具啦！无论是在工业生产中保证产品质量，还是在科学研究中探索未知，它都能发挥重要的作用。
激光三角法测量表面形貌
厦门大学学报 （ 自然科学版）
,&-./0’ &1 23045/ 6/375.839:（ )09-.0’ ;<35/<5）
%&’( !"# )&( $ ,0/( *++!#
文章编号： +!"=>+!?@ （ *++! ） +$>++A+>+!
激光三角法测量表面形貌
关键词：激光三角测量； 非接触测量； 表面形貌 中图分类号：E) *!? # # 在非接触三维形貌测量中， 激光三角法由于结 构简单、 测量速度快、 具有实时处理能力、 使用灵活、 适应力强， 已在机器人视觉、 实物仿形、 自动加工、 工 业检测等领域得到广泛的应用( 特别是 @+ 年代以 来， 随着反求工程和快速成型制造技术的迅速发展， 对三维物体形貌进行快速精密测量的需求日益增 长( 从工业实际应用情况来看， 利用漫反射光接收的 三角法测量是使用最为广泛的非接触测量手段( 三角法测量的本质是通过分析受到三维物体表 面形貌调制的光场， 从而获得物体表面的三维信息( 本文对这种方法的基本原理、 结构改进以及误差因 素做了较系统地分析(
与光轴的夹角& 根据高斯定理， 当投射在被测表面上的光斑恰 好位于物镜光轴上时 （ 可将这个位置作为测量的参 考零点） ， 要使光斑通过物镜在 667 线阵上成清晰 实像， 满足 8 8 8 9 ; ! ": #: 其在 667 线阵上成清晰实像， 此时物距为 ": "9 8 ; )+0!・*1)" 像距为 #: #9 8 < )+0!・*1)# "、 # 也必须满足高斯定理， 因此有 8 8 8 ; 9 " # ! 联立式 （8） 、 （"） 、 （=） 、 （>） 可以得到 ": ・)+0" 9 #: ・)+0# （?） 该式的物理含义即， 激光器轴线、 物镜主平面、 667 线阵三者的延长线交于一点 （ 或三者相互平行） &满 足式 （8） 和式 （?） 的三角法测量装置就可使投射光 斑无论远近， 皆可通过物镜在 667 线阵上成清晰实 像& 这 一 条 件 实 际 上 就 是 著 名 的 @*A.$5(2,4% 条
基于激光三角法检测轮胎表面形貌的开题报告
基于激光三角法检测轮胎表面形貌的开题报告
一、研究背景
轮胎是汽车、摩托车等车辆的重要组成部分之一。
轮胎表面形貌的质量直接影响到车辆行驶的稳定性、安全性以及驾驶体验，因此对轮胎表面形貌的检测是汽车工业及相关区域的一个重要研究领域。
目前，常见的轮胎表面形貌检测手段有人工检查、摄像检测、光学检测等。
其中，激光三角法作为一种快速、准确、高效的表面形貌检测技术受到了越来越多的关注。
二、研究目的
本研究旨在基于激光三角法检测轮胎表面形貌，研究并分析其检测精度及适用范围。
三、研究内容
1. 激光三角法原理研究
本研究将对激光三角法原理进行学习与研究，探究其在轮胎表面形貌检测中的应用原理。
2. 轮胎表面形貌特征提取方法研究
针对轮胎表面形貌的独特性，本研究将设计并实现一种特征提取方法，以增强激光三角法的检测精度。
3. 激光三角法实验设计与实现
本研究将设计并实现一套基于激光三角法检测轮胎表面形貌的实验系统，研究并分析其检测精度及适用范围。
4. 结果分析与优化
基于实验结果，本研究将对检测系统进行优化，以提高其检测精度及适用范围。
四、研究意义
本研究将为轮胎表面形貌检测技术的研究与应用提供一种新的手段，为汽车工业及相关领域提供更准确、高效、可靠的表面形貌检测解决方案。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
! 图 =! 利用圆锥透镜生成无衍射光 ! #$%& =! H.0.3+)$10 5.)A1- 12 010I-$223+*)$0% J.+5 JK +L$I *10
・ (%・
厦门大学学报 （ 自然科学版） ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) %’’& 年
得到加强， 出现亮斑! 无衍射范围 ! 以及激光束中 心亮斑半径 " 分别为 ! !# ［ $ （ % " #） ・! ］ " $ % & &’( ［ $ ’・ （ % " #） ・! ］ 式中 ! 及 # 分别为透镜顶锥角和光阑孔的半径； % 为透镜材料折射率； ’ 为波数， ’ $ % " $ #! 采用无衍射光束作为测量的指示光束， 其焦深 可以根据测量需要进行设计， 只要选择合适的透镜 顶锥角 ! 即可! 如此就可以使测量系统的量程不再 受焦深范围的制约， 而且不必增加任何调焦机构!
# 图 $# 三角法测量的基本结构 # I3J( $# K083< 89.-<9-.5 &1 9.30/J-’093&/ 4508-.545/9
文献标识码： F# # # # # # # # # # # # # # #
!" 三角法量的测量原理
! ( !" 三角法测量系统的基本结构
三角法测量物体表面形貌的基本结构如图 $ 所 示( 图中， 激光器的轴线、 成像物镜的光轴以及 GGH 线阵， 三者位于同一个平面内( 激光光源作为测量的 指示光源， 将一个理想的点光斑投射在被测表面上( 该光斑将随其投射点位置的深度坐标变化而沿着激 光器的轴向作同样距离的位移( 点光斑同时又通过 物镜成像在 GGH 线阵上， 且成像位置与光斑的深度
卢晋人， 黄元庆
（ 厦门大学机电工程系， 福建 厦门 "D$++A ）
摘要：对激光三角测量法应用于表面形貌的检测进行研究( 通过分析激光三角测量的基本原理， 得出光路设计条件
局限与适用范围( 讨论了激光三角测量中影响分辨 与输入输出关系( 分析了几种激光三角测量的改进方法的优点、 率与精度的几个因素并提出应对的措施(
收稿日期： *++">+">*! 基金项目： 数字化制造技术支持与服务 （ *++*B$+* ） 资 助 作者简介： 卢晋人 （ $@?@ C ） ， 男， 硕士研究生(
万方数据
第 8 期! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! 卢晋人等： 激光三角法测量表面形貌
・ ?8・
$9
% ・": #:
此时的输入与输出方为线性关系& 另外可求出三角法测量的灵敏度表达式& 即当 667 线阵上像点移动 #@ 时， 物点位移为 ": ・#: ・/$0"・/$0# $$ 9 " ・ $% ［ #: /$0" ; %・/$0 （ " ; #） ］ 由此式可知三角法测量的灵敏度在零点处 （ % 9 :） 最高， 也是非线性的&
［ B］ 的精度 !
#" 三角法测量的分辨率与精度分析
从原理上看， 三角法测量系统的分辨率主要受 限于所用的 <<= 器件! <<= 器件是由一系列光敏像 素单元以矩阵方式排列成的， 每个像元都有一定的
) 图 &) 扫描光条的产生方法 ) *+,! &) 万方数据 -./.012+3/ 4.2536 37 891//+/, :+,52 820+;.
) 图 () 采用双 <<= 相机的三角法测量 ) *+,! ( ) @0+1/,?:12+3/ 4.18?0.4./2 ?8+/, 63?A:. <<= 914.018
! ! #" 采用双 <<= 感光接收单元
传统的基于激光三角法的测量系统， 其精度会 随着激光束对被测表面的入射角增大而降低! 当入 射角大于一定角度时， 便会出现盲区， 测量信号消 失! 为减小由于被测表面倾斜产生的测量误差以及 死区的影响， 可以使用双 <<= 接收器的方法! 如图 ( 所示， 用扫描的光平面切于被测工件， 两个 <<= 相机对称分布于光平面的两侧， 接受光条的漫反射 光! 这种布置也有称为双三角测量法的! 这种测量法 的优越性主要在于能够减小乃至消除测量盲区， 目 前国外最先进的三角法测量均为双 <<= 相机设计! 进一步的研究发现， 双 <<= 相机的设计还可以有效 地提高测量精度， 这主要表现在它可以消除被测表 面形状引起的测量误差! 因为两个相机所得到的表 面倾斜误差是不一样的， 每一个倾斜角度都对应一 种双 <<= 的测量差值! 也就是说， 采用两个 <<= 相 机不仅可以实时得到表面的深度信息， 而且可以同 时得到表面的倾斜角度， 因此可对物体表面倾角引 起的误差加以补偿! 这种方法可以明显地提高测量
与光轴的夹角& 根据高斯定理， 当投射在被测表面上的光斑恰 好位于物镜光轴上时 （ 可将这个位置作为测量的参 考零点） ， 要使光斑通过物镜在 667 线阵上成清晰 实像， 满足 8 8 8 9 ; ! ": #: 其在 667 线阵上成清晰实像， 此时物距为 ": "9 8 ; )+0!・*1)" 像距为 #: #9 8 < )+0!・*1)# "、 # 也必须满足高斯定理， 因此有 8 8 8 ; 9 " # ! 联立式 （8） 、 （"） 、 （=） 、 （>） 可以得到 ": ・)+0" 9 #: ・)+0# （?） 该式的物理含义即， 激光器轴线、 物镜主平面、 667 线阵三者的延长线交于一点 （ 或三者相互平行） &满 足式 （8） 和式 （?） 的三角法测量装置就可使投射光 斑无论远近， 皆可通过物镜在 667 线阵上成清晰实 像& 这 一 条 件 实 际 上 就 是 著 名 的 @*A.$5(2,4% 条
! & "# 三角法测量的输入输出关系
根据图 " 原理， 下面导出三角法测量的传递函 数& 取物镜光轴与激光器轴线交点为物方零位参考 点& 对应的 667 线阵上像点为像方零点& 某一任意 情况下， 投射光斑偏离零点的位移为 $， 而此刻像光 斑偏离零点的位移为 %， 则根据几何关系有 ": < $ ・*1/" $ ・/$0" 9 #: ; %・*1/# %・/$0# 万方数据 上式可化为
［ 8］ & 件
（8）
$# 三角法的几种结构改进
$ & !# 无衍射光束代替高斯光束
通常三角法测量的光源采用半导体激光器， 并 经过准直透镜变为平行光束， 最后经物镜聚焦到被 测表面上& 这样的系统其量程将受限于高斯光束的 焦深范围& 若增加调焦装置， 则系统复杂程度会大大
式中 ! 为物镜焦距& 而对于光轴以外的光斑， 也要使
尺寸， 而且相邻的像元之间也有一定的间隔! 限于目 前的工艺水平， <<= 器件的像元尺寸多数仍处在微
第 * 期. . . . . . . . . . . . . . . . 卢晋人等： 激光三角法测量表面形貌
・ +-・
米级! 由于 ""# 器件本身的不连续性， 其对光斑移 动量的分辨能力主要就受到像元中心距离的限制! 而对于整个测量系统而言， 其分辨率主要还取决于 测量的范围! 例如， 对 $ %&’ 像素的线阵 ""#， 测量 高度通过成像系统反映到 ""# 感光面上， 如果量程 为 $% ((， 则测量分辨率为 $% ) $%&’ ， 约为*% !(； 当 量程缩 小 到 *% (( 时， 分 辨 率 为 *% ) $%&’ ， 约为 + 其他条件不变的情况下， 量 !(! 可见在三角测量中， 程与测量分辨率成反比! 因此， 目前常见的三角法测 量系统， 其量程多为几个毫米， 分辨率为微米级! 测量系统的精度一般是测量分辨率的 * , - 倍， 具体取决于产生测量误差的因素和数据处理的方 法! 三角法测量中产生误差的最主要因素是被测表 面特性的影响! 在三角法中， 利用激光束投射到被测 表面形成漫反射光斑作为传感信号! 然而被测表面 的实际情况是千差万别的， 不同颜色、 材料、 粗糙度、 光学性质以及表面面形等因素， 造成当同一光源入 射时， 表面对光的反射和吸收情况不同! 特别是物体 表面的粗糙度及复折射率等因素， 严重影响着物体 表面的光散射， 使通过透镜成像原理得到的光斑图 像像质差别较大! 对橡胶、 镀层及陶瓷等材料的表 面， 单点散射光斑中心对称地分布在光斑周围； 而有 加工刀痕的纹路表面或纤维表面的单点散射光斑以 中心对称向纹理方向呈双向放射状分布! 而光条法 测量时， 扫描光条在像平面上将形成宽窄不均的光 带! 同时， 测量表面的倾斜会使漫反射光斑的能量中 心偏离几何中心而产生误差! 因此在计算表面深度 坐标时， 应该进行光斑几何中心提取， 提取的准确度 直接影响到最终的测量的精度! 不同的光斑中心提 取算法能够不同程度的提高精度， 减小误差! 但这种 方法会增加系统的复杂程度， 减慢测量速度， 应视实 际情况加以采用! 另外， 测量系统的结构安装误差的影响以及光 学系统的像差等理论计算中所忽略的因素， 也是误 差的重要来源! 三角法测量的实际系统结构参数与 设计时的光路参数不可能完全一致， 这个系统结构 误差直接影响到三角法测量的精度! 这一误差也包 括光条法中的扫描振镜的安装误差， 将引起扫描线 的非线性， 从而影响到系统的测量精度! 对于这些固 定的系统误差， 实际中也可以采用多维拟合标定的