基于结构光测量原理的透明自由曲面体3D测量方法研究

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1、鎏塑三些查堂堡主兰堡竺塞圭丝兰塑矍!竺!堡!——一一摘要本文的研究内容以北京航空航天材料研究所委托沈阳自动化所承担的国家重点科研项目为背景。该项目的研究意义在于能对诸如飞机座舱罩等的自由曲面透明壳体的表面进行描述与厚度计算。本项目的研究目标为，利用非接触光电测量技术装置与相应机器人系统结合，构成关于平面或曲面透明壳体的厚度与外形自动测量系统，为曲面透明壳体的自动加工设备提供被加工体的3D外形数据、加工数据和加工位置。完成对成形的被测物体中不符合要求的物体的修正。本文即是在该项目的背景下，承担设计研制基于结构光光电测量原理的曲面透明壳体表面3D数据测量系统及实现技术，以及测量系统的标定

2、方法和在线实现技术。本文应用结构光光电测量原理，实现了自由曲面透明壳体的3D数据检测，以及透明体的厚度测量方法研究，并通过试验验证了本文提出的3D数据测量及厚度计算方法的可行性与有效性，达到了预期的研究目的，完成了该项目的核心内容，井为该项目的Jil页N进行与完成提供了可能。本文提出一自动测量系统，该系统的测量头能够在机器人化机构的带动下，对曲面透明壳体进行表面扫描，得到表面3D数据，经处理得上下表面在相对参考系下的3D点云数据，以实现曲面透明壳体的厚度(曲面法线方向)计算与表面形状拟合。关键词：非接触光电测量自由曲面透明壳体结构光3D数据检测鲨里三些查堂堡主堂垡堕塞兰丝苎塑薹!!竺

3、!墼!一——3DmeasurememmethodfortransparentandfreecurveplaneobjectbasedoNstructurallightmeasurememprincipleAbstact111eSOBIV、七ofthispmjectisthenationalkeyscienceandresearchitemassumedbytheinstituteofaviationandavigationmaterials．TheautomaticmeasurementsystemforthethjckncsSaandsurfaceconfigurationofpl

4、aneandcurvetransparentshellobjectcomposedofthenon—contactphotoelectricalmeasurementtechniqueandthecorrespondingroboticsystemcarlsupplythe3Dsurfacedata,machiningdataandposition．Themainaimisthatresearchingthe3Ddatameasurementsystemandrealizationtechnique，themeasurementcalibrationmethodandon-liner

5、ealization．111emeasurementcamerascanmovewiththemechanismofrobotic，realize3DSca-nningmeasurement，supplythe3DpOimcloudsdataoftheupperandundersurfaceaboutthereferencecoordinateandrealizethethicknessmeasurementandsurfaceshapeinterpolation．Thesurface3Ddataacquisitionandthicknesscomputationisthekeypa

6、rtforcurveandtransparentshellobject．Themainaimisthatresearchingthe3Ddatameasurementsystemandrealizationtechnique，themeasurementsystemcalibrationmethodandon-linerealization．ThispaperisbasedOilthisproject．Weassillneanddesignthe3Ddatameasurementsystemandrealizationtechniquebasedontheprincipleofthe

7、structureliggatmeasurement，andthecalibrationmethodandon-linerealization．Themainworkofthispaperistheresearchofsurface3Ddatameasurementandthicknesscomputation．nleresultssupplybasictheorymethodandappliedtechniqueforthecomplicatedauto