3.2非接觸式測量3.2.1光學三維測量技術3.2.1光學三維測量技術

非接觸式測量的分類1激光三角法2結構光法3斷層數據測量法1激光三角法

基本原理:

利用具有規(guī)則幾何形狀的激光，投影到被測量表面上，形成的漫反射光點（光帶）的像被安置于某一空間位置的圖像傳感器吸收，根據光點（光帶）在物體上成像的偏移，通過被測物體基平面、像點、像距等之間的關系，按三角形幾何原理即可測量出被測物體的空間坐標。激光三角法－基本原理1激光三角法1激光三角法1激光三角法點激光三角法

線激光三角法

由一個發(fā)光二極管和線發(fā)生器產生線激光，投影到物體表面；同時，該激光線在物體表面產生反射，反射光進入一個相機中，由于該相機與激光線束投射方向成一定角度，物體表面形狀的變化就轉化為激光反射線形狀的變化，該變化通過標定可得到準確的三維空間信息。面激光三角法

利用激光在被測物體表面投影一光條，由于被測表面起伏及曲率變化，投射的光條隨輪廓位置變化起伏而扭曲變形，由CCD攝像機攝取激光束影像，這樣就可由激光束的發(fā)射角和激光束在CCD內成像位置，通過三角幾何關系獲得被測點距離和坐標等數據。面激光三角法激光三角法特點工作距離大測量范圍大受被測工件影響較大精度較低返回系統(tǒng)校正歸零、系統(tǒng)零位設置、校正平行、校正鏡頭、校正激光、校正Ｒ軸、保存掃描準備工作、設置路徑、開始掃描３Ｄ數據處理輸出數據、后處理三維激光掃描儀的測量過程三維激光掃描議－特點非接觸測量精度10～100um測量速度較快軟硬質表面光學陰影限制物體表面顏色、反光性

2結構光法結構光法的原理是把一定模式的光源（如光柵）投影到被測件表面，受被測物體表面高度的限制，光柵影線發(fā)生變形，利用兩個鏡頭獲取不同角度的圖像，通過解調變形光柵影線，就可以得到被測表面的整幅圖像上像束的三維坐標。2結構光法ac2結構光法

2結構光法用激光穿過平行等距直線的振幅光柵組件，或使用干涉儀，形成直線干涉條紋，即面條紋結構光。將此面條紋結構光投射到物體上，由于物體表面曲度或深度的變化使條紋變形，利用CCD攝像機攝取此變形條紋的圖像，即可分析物體表面輪廓變化。

結構光法特點成本低攜帶方便穩(wěn)定速度快受環(huán)境影響小易操作

測量范圍大只能測量較平坦物體

精度低返回3.2.2ATOS流動光學三坐標測量系統(tǒng)

3.2.2ATOS流動光學三坐標測量系統(tǒng)3.2.2ATOS流動光學三坐標測量系統(tǒng)3.2.2ATOS流動光學三坐標測量系統(tǒng)

貼標簽定位

貼標簽定位貼標簽定位ATOS測量數據

光照圖3.3斷層數據測量方法3.3.1工業(yè)CT法

原理：工業(yè)CT對對被測物體進行斷層截面掃描，以X射線的衰減系數為依據，用數學方法經過電子計算機處理而重建斷層截面圖像，根據不同位置的斷層圖像可建立物體的三維信息。

斷層測量－結構形式CGICaptureGeometryInternally

工業(yè)CTIndustrialComputerizedtomography

3.3.1工業(yè)CT法斷層測量－

基本原理3.3.1工業(yè)CT法德國菲尼克斯－X射線工業(yè)CT

醫(yī)學用MRI測量機

工業(yè)CT、核磁共振MRI工業(yè)CT法特點

對被測物體材料沒有限制

準確測量物體內部形狀

分辨率低

重建圖像計算量大

獲取數據時間較長

設備造價高返回

3.3.2其他非接觸測量法核磁共振法超聲波法層析法231機械結構及電子系統(tǒng)已相當成熟，有較高的準確性和可靠性。接觸式測量的探頭直接接觸工件表面，與工件表面的反射特性、顏色及曲率關系不大。被測物體固定在三坐標測量機上，并配合測量軟件，可快速準確地測量出物體的基本幾何形狀，如面、圓、圓柱、圓錐、圓球等。接觸式測量的優(yōu)點：3.4三維數據測量方法選擇

1.接觸式測量接觸式測量缺點：

(1)測量速度較慢；

(2)接觸力會影響到實際讀數；

(3)某些特征會受到條件制約；

(4)探頭的半徑補償會存在一定的誤差；

(5)測量系統(tǒng)的靜態(tài)誤差和運動慣性會影響精度；

(6)易造成測頭磨損。

3.4三維數據測量方法選擇

1.接觸式測量接觸式測頭測頭的余弦誤差θ實際接觸點探頭中心探頭半徑R

希望接觸點測頭半徑補償余玄誤差原理O’ΔZOαPP’希望觸碰點為P’實際觸碰點為P正確的探測補償方向錯誤的探測補償方向

測頭的余弦誤差測頭的余弦誤差微平面法三點共圓法測量速度非?？?，不必像接觸觸發(fā)探頭那樣逐點進行測量；不必做探頭半徑補償，因為激光光點位置就是工件表面的位置；軟工件、薄工件、不可接觸的高精密工件可直接測量。1233.4三維數據測量方法選擇

2.非接觸式測量非接觸式測量的優(yōu)點：易受工件表面的反射特性的影響，如顏色、斜率；測量精度較差工件幾何外形變化大時成像會失焦，成像模糊；易受環(huán)境光線及雜散光影響，故噪聲較高，困難；工件表面的粗糙度會影響測量結果對邊線處理、凹邊處理及不連續(xù)形狀的處理較困難Text非接觸式測量的缺點：3.4三維數據測量方法選擇

2.非接觸式測量3.數據測量各種方法的比較4.測頭的選用測頭的選擇原則：

(1)在可以應用接觸式測頭的情況下，慎選非接觸式測頭；（2）在只測尺寸、位置要素的情況下，盡量選擇接觸式觸發(fā)測頭；（3）在考慮成本又滿足要求的情況下，盡量選擇接觸式觸發(fā)測頭；（4）對形狀及輪廓精度要求較高的情況下，選用非接觸式觸發(fā)測頭；（5）掃描式測頭應當可以對離散點進行測量；（6）考慮掃描測頭與觸發(fā)式測頭的互換性（一般用通用測座在實現(xiàn)）；（7）易變形零件、精度不高零件、要求超大量數據的零件的測量，優(yōu)先考

慮采用非接觸式測頭；（8）要考慮軟件、附加硬件（如測頭控制器、電纜）的配套3.5數據測量的誤差分析

影響數據測量的誤差及精度的因素主要有以下幾點：1．物體自身的因素2．標定的因素3．攝像機的分辮率4．可測性的問題5