4 平台应用 - 湖南文理学院芙蓉学院

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1、湖南文理学院芙蓉学院大学生研究性学习和创新性实验项目项目说明书项目名称：紧固件三维模型测量项目主持人：刘敏年级、专业电信0901指导教师：郭杰荣职称：教授项目完成时间：2013年3月24日23目录1平台简介02平台功能及结构12.1平台功能及特点12.2平台结构23平台操作33.13D测量33.22D测量114平台应用164.13D数据及曲面扫描应用164.1.1文化动漫，后期动画制作174.1.23D打印184.2芯片检测194.2.1芯片管脚检测194.2.2芯片型号字符、面积检测204.3其他应用215参考文献22231平台简介本平台针对紧固件三维模型无损

2、测量中，精度及曲面测量的困难，采用多个软硬件集成的方式组建成的一个测量平台。平台可对各类工件进行3D测量，对于结构不规则工件，采用激光成像扫描方式获取曲面的3D数据。平台采用自制硬件设备及自编和开源代码设计完成，测量时不接触被测工件，实现无损测量，测量数据为通用格式，可与多种开发软件接口进行开发。针对于一些细小工件，我们还专门设计研究了对于细小规则工件的2D扫描，对于细小工件采用光学定标及图像数据转化，适应微小工件的2D间距长度，面积等的无损测量，测量精度达微米级，即可以获得微米级测量结果。2平台功能及结构2.1平台功能及特点l平台功能n2D测量：能适应微小工件

3、的2D间距长度，面积等的无损测量，测量精度达微米级。n模式识别：对工件表面的打印的字符能智能识别，基于模板的匹配，识别率较高。n曲面描绘：快速的形成物体三位表面数据，并且构成完整的三维曲面n3D数据采集及成像：我们采用GeomagicStudio提供的开源算法，能够快速和轻松地创建最精确的扫面和自由形状曲面n图像拼接：对被测物体每个面进行多次扫描，后期进行三维表面拼接l技术特点与进步：n装配激光系统，不仅观测到工件轮廓，而且对于工件的表面形状和高低也可以实现精准的测量；摄像头经光学定标后，23视觉系统能对间距较窄的工件做精确测量，可以获得微米级测量结果，结果较为

4、精准。n不受零件表面纹理和材质影响的高度方向的精密测量，实现非接触式的2D-3D测量。使得微细制造的零件在测量高度、平面度、及空间角度等位置关系方面及获取平面宽度、工件平面面积方面成为可能，并且具有高可靠性的测量准确性和重复性。　n工件可以在测量范围内随意放置，测量方便，加装高精度转盘的应用实现一个坐标系下的综合应用，提供了复杂测量难题的解决方案。改变传统的依靠经验的手动测量方式，避免了由于碰触引起的变形减少了人为误差，使得以往通过眼睛和视觉对准位置进行的粗略估算的测量方式得到质的提升。2.2平台结构图1为紧固件检测平台的结构示意图。平台主要的硬件有计算机、远心

5、成像镜头、照明光源、相关机械调整部件、激光线源、刻度转盘、三角架及标定板。对于规则微小工件的尺寸测量，平台主要功能是实现工件的图像间距参数检测，可以获得微米级测量结果。图1系统结构示意图置入工件后，远心镜头成像在高像素的CCD上面，经相关的图像采集系统对目标物体图像采集，然后将图像信息输入计算机平台，由本文设计的图像测量软件进行分析处理，得到被测物体的实际物理尺寸。对于不规则的工件，采用激光成像扫描方式获取曲面的3D数据，为后续3D建模提供必要的数据。表1为平台组件的基本元件：23表1平台组件的基本元件序号名称数量规格备注1双远心摄像头12自制支杆6L76mm3

6、背向照明光源1蓝光4自制线形光源2白色光源5数字相机1CMOS，1200万像素6计算机1英特尔酷睿i3_380M，双核,2.53HzCPUIntelPentiumIV以上7自制激光线源1发散角0.5-0.8mrad；线宽约1-5m；波长635nm；输出功率Dc2.8-5.0mW；工作电流20-45mA；外形尺寸∮15*34mm；8摄像头1一般采用分辨率超过（600*480）的摄像头当所扫描的物体表面过于精细时，则需要提高其分辨率。9自制刻度转盘1刻度转盘上的刻度要求精确到0.1mm根据物体的大小可选择转盘的半径大小。10三角架2配置水平仪，架高一般选择在60cm

7、左右。11自制标定板2根据被测物体的大小可以选择制定不同规格的标定板，标定板上的标定纸可以用普通的A4纸打印出来，标定板材质一定是漫反射材质，不可用全反射材质制定标定板，并且两块标定板的夹角一定得满足90度角。两标定板连接处也应不要出现缝隙，应全面缝合。标定纸上除了标定点之外应无其它杂质或黑点。233平台操作3.13D测量l软件介绍n激光扫描与点云提取部分经过实验对比，我们采用的激光扫描与点云提取软件，是国外开源软件DavidLaserscanner2.6（开源软件），该软件能够快速的形成物体三位表面数据，并且构成完整的三维曲面。激光扫描过程如下：⑴开始准备一张

8、标定板，标定板的样式如下