智能测试及信息处理技术 哈工大 报告

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1、《激光测量与探测技术》课程学习报告201x年春季学期研究生课程考核（读书报告、研究报告）考核科目：智能测试及信息处理技术学生所在院（系）：电气工程及自动化学院自动化测试与控制系学生所在学科：测控技术与仪器姓名：xx学号：xxS0010xx学生类别：保送《激光测量与探测技术》课程学习报告 高精度激光测距式三维测量系统xx，xxS0010xx(哈尔滨工业大学，黑龙江哈尔滨150080)摘要：三维测量技术是现代工业测量领域有着重要的应用，在如国防、医学、文物保护等社会诸多领域。本文主要简要介绍了三维测量的主要方法和不同方法特点的对比。并主要介绍了直射式三角法激光位移系统及激

2、光测距式测量三维形貌的原理和系统，并介绍了利用多频率组合的方式解决量程和精度之间的而矛盾，进一步提高测量性能。最后介绍了对测量精度有重要影响的测量误差。关键词：三维测量，直射式三角位移测量，相位式激光测距，测量误差0引言随着科技的飞速发展，很多先进技术被应用到物体三维信息的测量中。通过三维数字化技术，可以得到关于三维物体空三维数据测量技术有了广泛的应用，其应用范围主要包括以下几方面:一，用于精密零件的检测。对具有自由曲面的产品模型进行高精度三维测量分析，并与原先的CAD模型进行比对，得到零件制作的缺陷，以此作为加工改进的基础。二，模具的设计制造与检测。用信息技术改造模

3、具传统制造技术，调整我国模具工业结构，使其走向现代化。三，可以为游戏、娱乐系统提供大量具有极强真实感的三维彩色模型，还可以将游戏者的形象扫描输入到系统。四，用于修复破损的文物、艺术品、或缺乏供应的损坏零件等。五，用于服装制造方面。三维测量技术可以快速地测得人体的三维数据，建立人体模型，将这些数据与服装CAD技术结合就可以按每个人的具体尺寸进行服装设计，并且可以直接在计算机上观看最终的着装效果。些领域的进一步发展对三维测量技术有了更高的要求，主要包括:较大的测量范围、更快的测量速度、更高的测量精度等。1主要测量方法目前，三维测量方法多种多样，原理也各不相同。基本上可分为

4、两大类，即接触式和非接触式两类。较早发展的接触式测量虽然在精度上可以满足现代工业的要求，但因为要逐点接触式测量，从而存在测量速度慢，不适合对大型零部件进行测量的缺点;而且，采用这种接触式测量会损坏或划伤其表面，同时测头的磨损，限定了测量次数和准确度。为克服这些弊端发展起来的非接触式测量，尤其是光学式三维测量技术，凭借其非接触、高精度、高效率等一系列优点，迅速发展为现代三维测量的重要方法，下面是光学测量的几种常见方法。（1）飞行时间法（2）激光扫描法（3）结构光法（4）莫尔条纹法（5）激光弥散斑图像采样法（6）干涉测量法（7）摄影测量法下面是几种方法的对比：方法速度精度

5、测量范围采集图像飞行时间法慢高大无光学三角法慢高中多幅结构光法慢高小多幅莫尔条纹法快高小单幅《激光测量与探测技术》课程学习报告激光散斑图像采样法慢依赖于测量范围大多幅干涉法慢高小多幅摄影测量法快低小多幅2测量系统的组成激光测距式三维测量系统主要是无合作目标激光测距仪和一组可以引导激光并以均匀角速度扫描的反射棱镜组成的自动化快速测量系统。一般由激光测距仪，角度传感器，伺服控制系统，微电脑和软件组成。总体框图1所示图1三维测量系统总体框图测量时，首先打开激光源，激光信号经镜面反射后射向被扫描物体，再经物体反射，由光电转换器件将光信号转换为电信号，由该信号经过一系列处理分析

6、，最终得到扫描点到测量中心的距离值传送给计算机;其中，仰俯电机及其细分电路带动镜面旋转，从而改变激光束的出射角度，完成线扫描(从上到下扫描完一列);水平电机则负责带动仰俯电机、激光源等从前一帧移动到下一帧，完成帧扫描。由角度传感器测得的交流电机在水平和垂直方向的转角度和距离值可确定被测点在仪器坐标系中的三维坐标，进而求得其三维空间坐标图中，主计算机内装有三维测量系统测控软件，负责设定和控制扫描的各项参数，接收扫描数据并对其进行存储和实时的三维显示;三维重构软件可以读取测控软件存储的数据文件，并实现对真实物体的三维重构。3直射式三角法位移测量原理另外，直射式激光三角法也

7、可用于小尺寸零件复杂表面的高精度三维测量。如图2所示.激光器发出的光线,经会聚透镜聚焦后垂直入射被测物体表面,物体移动或表面变化时,入射光点沿入射光轴移动,接收透镜接收来自入射光点处的散射光,并将其成像在光敏位置探测器感光面上.若光点在成像面上的位移为x′,被测面的位移为式中:a为激光束光轴和接收透镜光轴的交点到接收透镜前主面的距离;b为接收透镜后主面到成像面中心点的距离;θ为激光束光轴与接收透镜光轴之间的夹角.《激光测量与探测技术》课程学习报告图2.直射式三角法位移测量原理　基于点采集的高精度激光三维扫描系统的硬件构成主要包括5个部分:1台高性能的