三维数据测量技术

1、ACT实验室，3D数据测量技术，报告人：日期：11月3日、研究背景及意义3D数据测量技术的现状、主要内容、1、研究背景及意义、众所周知，测量一直是工业领域的重要内容，从产品开发、加工到装配，所有环节都需要测量。在实际生产中，用传统的检测方法来测量大型零件不仅费时费力，而且难以满足精度要求。例如，航空大型部件、发动机叶轮、船体等测量。为了解决复杂形状表面轮廓尺寸的测量和提高三维测量的测量精度等一系列问题，迫切需要开发适合上述情况的三维数据测量技术。3D数据测量技术的现状现有许多3D测量技术具有不同的原理。其中大多数是基于光学、声学、电磁和机械接触原理。三、三维测量技术的分类，并根据它是否与被测物

2、体接触，三维测量技术可分为两类：接触测量和非接触测量。“探头与零件表面直接接触”，“间接获得”，基于磁场、光学、超声波等物理模拟量触发测量，基于“力-变形”原理，接触三维测量技术。典型的接触测量设备是坐标测量机和关节臂测量机。上图中，美国FARO公司生产的关节臂测量机和铂金系列关节臂测量机单点精度为0.005毫米，空间长度精度为0.02毫米，最轻重量不超过9.0公斤，关节臂测量机，优点：1)机械结构简单；2)运动灵活，测量范围大；3)便携性好。缺点：1)精度低于传统坐标测量机，精度一般在10m以上；2)关节臂测量机可能有死角或精度差的区域；3)测量效率相对较低。非接触式三维测量技术，1)速度快

3、，其效率是经纬仪交会系统的几倍，而且这种新仪器每秒可采样多达一万次；2)精度高，典型仪器测量精度指标为0.02毫米1.1微米/米；3)动态跟踪，可以实时跟踪和测量，然后测量动态和轨迹；4)测量范围大，可测量半径不小于35m的物体。激光跟踪仪，优点：激光跟踪仪，T型探头，瑞士徕卡公司的三维坐标测量系统，可视为激光跟踪技术和三维视觉技术的结合。如右图所示，测量笔配有一个测量头、几个目标点(红外发光二极管)和一只猫眼，它们的相互位置关系是已知的。测量头的空间位置可以通过获得目标点和猫眼的空间位置来计算。在测量中，通过激光跟踪仪检测猫眼的位置，得到测量笔的大致位置，然后摄像机根据激光跟踪仪获得的位置信

4、息快速定位测量笔，并通过CCD摄像机获取目标点的图像。计算机根据图像计算目标点的空间位置，并结合激光跟踪仪测量的猫眼位置计算测量头的空间位置。激光线三维扫描测量仪是一种基于线激光投影和三角测量原理的非接触测量设备。在测量过程中，将条形激光束投射到被测物体表面，反射光束由CCD摄像机接收，然后根据三角测量原理获得三维坐标数据。特点：1)测量设备不与被测物体接触；2)测量速度快；3)可以进行现场测量。缺点：测量精度普遍低于三坐标测量机，且受扫描范围和景深的限制。不适用于测量大尺寸范围的零件。结构光三维扫描仪是一种基于线或平面结构光投影和双目原理的非接触测量装置结构光三维扫描仪，特点是：1)测量速度

5、快；2)一次测量有多个数据点，能够大规模采集地面数据；3)非接触式扫描，非接触式三维光学扫描方式，可扫描外形复杂、曲面自由、变形柔软或易磨损的物体；4)精度高，独特的标定技术可使单面精度达到4 m，广泛应用于飞机、汽车、船舶等大型复杂零件的轮廓测量。近景摄影测量系统近景摄影测量系统利用数字近景摄影测量的原理，通过对拍摄的图像进行处理，获得精确的三维坐标。实验室自动定位系统的重建结果一般为几个微米，而商用Tritop系统的重建结果一般为几十m。与双目视觉方法相比，仅用一个摄像机，结构简单，摄像机标定简单，可以对不同深度的多个目标进行测距。该方法模拟了人眼的三维成像过程。利用两个一定距离和一定角度的CCD摄像机同时拍摄场景图像，根据光学三角形原理获得物体表面空间点的三维坐标。为了提高双目自动匹配的可靠性，降低双