發(fā)布時(shí)間：2020-11-13 01:40

　　 光筆式三坐標(biāo)測(cè)量系統(tǒng)是一種便攜式在線測(cè)量設(shè)備,基于機(jī)器視覺(jué)技術(shù)實(shí)現(xiàn)空間點(diǎn)坐標(biāo)測(cè)量。除了具備精度高、測(cè)量范圍大等特征外,便攜、操作靈活以及出色的隱藏點(diǎn)測(cè)量能力使其成為坐標(biāo)測(cè)量領(lǐng)域一種重要的技術(shù)分支。經(jīng)過(guò)多年潛心研究,課題組已研制出兩代單目式光筆測(cè)量系統(tǒng),但測(cè)量精度較低,不及國(guó)際先進(jìn)水平。本文主要針對(duì)第二代光筆測(cè)量系統(tǒng),深入研究誤差影響因素,探索相關(guān)技術(shù)改進(jìn)方案,提出了第三代發(fā)光可控光筆式坐標(biāo)測(cè)量系統(tǒng),進(jìn)行了全面的系統(tǒng)設(shè)計(jì)和關(guān)鍵技術(shù)研究,通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了新型光筆測(cè)量系統(tǒng)在精度上取得的顯著提升。論文主要工作如下:1.結(jié)合光筆測(cè)量原理深入分析光筆誤差影響因素。設(shè)計(jì)仿真實(shí)驗(yàn)?zāi)�擬了系統(tǒng)兩大誤差源:(1)光靶標(biāo)中心投影點(diǎn)定位誤差(2)光靶標(biāo)位置標(biāo)定誤差對(duì)系統(tǒng)測(cè)量精度的影響;并對(duì)兩大誤差源進(jìn)行了深入研究。2.提出發(fā)光可控光筆系統(tǒng)的解決方案,對(duì)新型光筆系統(tǒng)進(jìn)行了整體設(shè)計(jì)。研制了發(fā)光可控光筆的硬件控制系統(tǒng);設(shè)計(jì)了新型光筆的物像匹配算法;提出了光筆和相機(jī)的同步發(fā)光曝光以及雙曝光采樣兩項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。3.研究新型光筆紅外LED點(diǎn)光源靶標(biāo)中心投影點(diǎn)定位問(wèn)題。提出了光靶標(biāo)自適應(yīng)發(fā)光技術(shù),使光靶標(biāo)的成像效果自動(dòng)達(dá)到較為理想的狀態(tài);提出了帶閾值的高斯曲面擬合法,實(shí)現(xiàn)了光靶標(biāo)中心投影點(diǎn)的高精度定位。4.研究光靶標(biāo)位置標(biāo)定技術(shù)。結(jié)合三坐標(biāo)測(cè)量機(jī),提出了基于移動(dòng)光筆的光靶標(biāo)中心位置標(biāo)定技術(shù),設(shè)計(jì)對(duì)比實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了新標(biāo)定方法較傳統(tǒng)方法取得了較高的精度。5.通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了新型光筆系統(tǒng)精度優(yōu)于第二代光筆,已達(dá)到較高的精度水準(zhǔn)。光靶標(biāo)中心投影點(diǎn)定位重復(fù)性優(yōu)于0.05pixel,在1.5m-9m內(nèi)63.521mm的空間圓直徑測(cè)量殘差優(yōu)于0.085mm,500mm量塊測(cè)量殘差優(yōu)于0.12mm。
【學(xué)位單位】：天津大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2017
【中圖分類】：TH721;TP391.41
【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第1章 緒論
    1.1 傳統(tǒng)三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)
    1.2 便攜式三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)
    1.3 光筆式三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.3.1 國(guó)外研究現(xiàn)狀
        1.3.2 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀
    1.4 課題研究意義及論文主要內(nèi)容
        1.4.1 課題研究的意義
        1.4.2 論文主要內(nèi)容
第2章 光筆測(cè)量原理及精度分析
    2.1 光筆測(cè)量原理
        2.1.1 光筆測(cè)量數(shù)學(xué)模型建立及求解
        2.1.2 光筆探針測(cè)球中心標(biāo)定
    2.2 光筆系統(tǒng)主要誤差因素
        2.2.1 光靶標(biāo)中心投影點(diǎn)定位誤差對(duì)系統(tǒng)精度影響的仿真
        2.2.2 光靶標(biāo)位置標(biāo)定誤差對(duì)系統(tǒng)精度影響的仿真
    2.3 第二代光筆光靶標(biāo)中心投影點(diǎn)定位精度的分析
        2.3.1 圓形光靶標(biāo)中心投影點(diǎn)的定位
        2.3.2 橢圓中心畸變誤差大小仿真
    2.4 第二代光筆光靶標(biāo)位置標(biāo)定精度的分析
    2.5 本章小結(jié)
第3章 發(fā)光可控光筆系統(tǒng)設(shè)計(jì)
    3.1 新型光筆系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)
    3.2 光筆發(fā)光控制電路設(shè)計(jì)
    3.3 新型光筆的物像匹配
    3.4 同步發(fā)光曝光技術(shù)
    3.5 雙曝光采樣技術(shù)
    3.6 本章小結(jié)
第4章 新型光筆光靶標(biāo)中心投影點(diǎn)的高精度定位
    4.1 光靶標(biāo)自適應(yīng)發(fā)光
        4.1.1 理想的光靶標(biāo)圖像
        4.1.2 光靶標(biāo)自適應(yīng)發(fā)光調(diào)節(jié)機(jī)理
        4.1.3 自適應(yīng)發(fā)光調(diào)節(jié)算法
    4.2 基于高斯曲面擬合法的光靶標(biāo)光斑中心定位
        4.2.1 經(jīng)典高斯曲面擬合法
        4.2.2 帶閾值的高斯曲面擬合法
    4.3 本章小結(jié)
第5章 基于移動(dòng)光筆的光靶標(biāo)位置標(biāo)定
    5.1 基于移動(dòng)光筆的光靶標(biāo)位置標(biāo)定
    5.2 光靶標(biāo)位置標(biāo)定精度驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)
        5.2.1 光筆姿態(tài)參數(shù)穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)
        5.2.2 光靶標(biāo)重投影誤差實(shí)驗(yàn)
    5.3 本章小結(jié)
第6章 發(fā)光可控光筆系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)
    6.1 新型光筆與第二代光筆的精度對(duì)比實(shí)驗(yàn)
        6.1.1 光靶標(biāo)投影點(diǎn)定位重復(fù)性實(shí)驗(yàn)
        6.1.2 單點(diǎn)測(cè)量重復(fù)性實(shí)驗(yàn)
    6.2 系統(tǒng)測(cè)量實(shí)驗(yàn)
        6.2.1 直徑測(cè)量實(shí)驗(yàn)
        6.2.2 長(zhǎng)度測(cè)量實(shí)驗(yàn)
    6.3 本章小結(jié)
第7章 總結(jié)與展望
    7.1 全文總結(jié)
    7.2 展望
參考文獻(xiàn)
發(fā)表論文和參加科研情況說(shuō)明
致謝

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1 羅孝榮;;顯示光筆系統(tǒng)[J];工學(xué)學(xué)報(bào);1978年01期

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3 李淑清,張曉芳,王寶光,蔣誠(chéng)志;無(wú)導(dǎo)軌三坐標(biāo)測(cè)量技術(shù)的研究[J];儀器儀表學(xué)報(bào);2004年02期

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2 都興興;大型軸承尺寸的光筆檢測(cè)技術(shù)[D];河南科技大學(xué);2012年

本文編號(hào)：2881544