光栅投影测量系统中投影仪单周期条纹双四步相移标定法研究

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1、分类号：TP24密级：UDC：编号：201321202035河北工业大学硕士学位论文光栅投影测量系统中投影仪单周期条纹双四步相移标定法研究论文作者：范京京学生类别：全日制学科门类：工学学科专业：机械工程指导教师：戴士杰职称：教授资助基金项目：国家自然基金委员会与中国民用航空局联合基金项目(编号：U1433117)DissertationSubmittedtoHebeiUniversityofTechnologyforTheMasterDegreeofMechanicalEngineeringTHERESEARCHONSINGLEPERIODFRINGEANDDOU

2、BLEFOUR-STEPPHASESHIFTPROJECTORCALIBRATIONINFRINGESPROJECTION3DMEASUREMENTSYSTEMbyFanJingjingSupervisor:DaiShijieMay2016ThisworksupportedbytheNationalNaturalScienceFoundationofChina.No.U1433117.原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下，进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本学位论文不包含任何他人或集体已经发表的作品内容，也不包含本人为获

3、得其他学位而使用过的材料。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人或集体，均已在文中以明确方式标明。本学位论文原创性声明的法律责任由本人承担。学位论文作者签名：日期：关于学位论文版权使用授权的说明本人完全了解河北工业大学关于收集、保存、使用学位论文的以下规定：学校有权采用影印、缩印、扫描、数字化或其它手段保存论文；学校有权提供本学位论文全文或者部分内容的阅览服务；学校有权将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索、交流；学校有权向国家有关部门或者机构送交论文的复印件和电子版。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论文作者签名：日期：导师签名：日期：摘

4、要近年来，随着民用航空业的快速发展，航空发动机维修产业的发展受到高度重视。叶片作为航空发动机的关键零部件，其维修量占发动机维修总量的近一半。大多数损伤叶片需要焊接修复，而自动化焊接修复是发展趋势。为了保证缺损叶片自动焊接修复的跟踪精度，获取其精确的三维形貌尺寸是关键环节，非接触式光学三维测量是缺损叶片形貌测量的首选。以DMD(DigitalMicromirrorDevice)数字微镜器件为核心的DLP(DigitalLightProcessing)投影仪是组成光栅投影测量系统的关键部件，用于投影数字结构光条纹，其标定精度是影响叶片三维精密测量精度的重要因素之一。通

5、过投影条纹法获得的相位信息，建立相机和投影仪对应关系的投影仪标定方法，不受相机标定结果的影响，没有二次误差的传播。但存在倾斜投影和投影仪畸变等问题，影响投影仪的标定精度。改善这种投影仪标定方法的不足，提出一种高精度、高效率的投影仪标定方法势在必行。针对投影仪倾斜投影多周期条纹造成条纹周期和级数变化的问题，设计生成一种单周期光栅条纹。并用此单周期光栅条纹代替传统的多周期光栅条纹用于投影仪标定，解决条纹周期和级数变化对投影仪标定过程中绝对相位信息与投影仪像素坐标转换精度的问题。且单周期条纹相位提取和相位展开的方法简单、处理时间快，在保证精度的前提下可提高投影仪标定效率

6、。针对投影仪自身存在的畸变导致相位信息非线性问题，提出一种双四步相移投影仪标定方法。对两次四步相移得到的相位主值图进行叠加，用于去除由投影仪畸变造成的非线性误差，改善投影仪标定精度。该方法仅需投射两倍数目的单周期条纹，不需要对投影仪进行畸变校正或相位误差补偿，操作方便，设备简单。经3dsMax软件仿真和实验验证，证明了单周期条纹双四步相移投影仪标定方法可以精确快速的获得投影仪相关的内参数和外参数，满足叶片三维测量的要求。并对叶片某一个面的点云数据进行采集实验，生成的叶片面型实验效果较好。关键词：光栅投影三维测量，投影仪标定，双四步相移算法，单周期条纹，条纹投影IA

7、BSTRACTWiththerapiddevelopmentofcivilaviationindustry,thedevelopmentofaircraftenginemaintenanceindustryisattractingmoreandmoreattentioninrecentyears.Aeroenginebladeisthekeysparepartsoftheaircraftengine,whichaccountsfornearlyhalfofthetotalamountofenginemaintenance.Mostofdamageaeroengin

8、eblad