工件几何尺寸和形状测量系统的研究

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1、丫444237吉林大学硕士毕业论文提咬要工件的尺寸和形状是工程中极重要的几何量，而测量工件的形状和尺寸的方法多种多样，总的分为接触测量和非接触测量。本文研究了工件的尺寸和形状测量各种方法，并结合实际课题做了三方面研究工作如下:第一、投影法测量工件的形状和尺寸。此种方法使工件成像在投影仪屏幕上，利用特殊设计的夹具和三维旋转台的移动，通过光栅尺测量像的尺寸，然后利用自行编制的软件计算出工件的实际尺寸。此种方法精度较高，缺点是不能实现测量自动化。第二、用图像法测量工件尺寸。此种方法用数码相机对工件成像，然后用计算机处理图象，去掉噪音，检测边缘用数据处理软件计算出工件尺寸。此种方法精

2、度稍差，优点是能实现测量自动化。第三、汽车车灯灯罩面形的测量。根据国标的要求，选用Mitutoo.公司生产的百分表测量18个特征点的数值，和标准值比较即可得出结果。这种方法是用多点测量法测量工件面形，属于接触测量法。本文对实验产生的误差进行了分析，指出了影响误差大小的因素。最后，提出了进一步研究的设想和发展。关键字:投影法成像法灯罩面形测量工件尺丈与形状Mt、/，2、./-V丫吉林大学硕士毕业论文第一章绪论1.1引言在科学的飞速发展的今天，工业、农业等各部门对精密机械制造业和仪器制造业提出了越来越高的质量要求。为了提高产品质量，首先要求产品零件的几何尺寸及形状位置的几何量准

3、确。这些几何量包括长度、角度、表面的相对位置等等。而测量的方法可分为两大类:接触测量和非接触测量.对于接触测量，己经发展的十分充分，典型的代表是三坐标测量仪，它的测量精度在几微米之内，而且设备所配的软件可以进行数据处理、可以进行自动测量。它的缺点是设备笨重、测量缓慢、设备造价太高。对于非接触测量，在六十年代，美国、日本、德国等发达国家开始投入资金进行这方面的研究，光学三维传感测量的方法由于其高分辨率、无破坏、数据获取速度快等优点被认为是最有前途的方法。经过几十年的研究，随着计算机技术、光学、和光电子技术的迅速发展、新的三维传感和计量方法不断涌现。光学三维传感己经成为信息光学前

4、沿7个主要领域和方向之一。它在机器视觉、实物仿行、工业检测、生物医学等领域，具有重要的意义和广泛的应用前景。1.2国内外研究现状现在，国内外都有很多非接触测量的商品化的仪器，例如，日本三丰测量仪器公司最新开发的高分辨率三维图象测量机的测量精度高达几微米，但价格也在百万人民币以上。而三维成像的方法也很多，可分为主动三维传感和被动三维传感。1)被动三维传感采用非结构照明方式，从一个或多个摄象系统获取的二维图象确定距离信息，形成三维面形数据。从一个摄象系统获取的二维图象中确定距离信息时，人们必须依赖对于物体形态、光照条件等的先验知识，如吉林大学硕士毕业论文果这些知识不完整，对距离的

5、计算可能产生错误。从两个或多个摄象系统获取不同视觉方向的二维图象，通过相关或匹配可以重建物体的三维面形。这就是双目视觉法。双目视觉法的优点是硬件简单，无须结构照明。缺点是编程复杂、算法不完善。比如，寻找特征点是它的一大难题，由此带来的误差是惊人的，限制了它的使用。期刊杂志上寻找特征点的文章多如牛毛，没有能具有普遍应用价值的。倒是有一种方法能解决这个问题。就是人为地在物体表面加上可识别的特征。比如打在物体表面一束激光，然后我们在双摄象机中寻找激光光点的质心。这就解决了特征点问题。但它的缺点是增加了硬件的复杂程度，用逐点扫描找出物体每一点的三维坐标，前面提到的日本精密仪器公司三丰

6、公司最近声称生产出了世界精度最高的图象测量机(精度几微米)的测量原理就是这样的。正如上述，它的硬件相当复杂，售价也相当高。2.主动三维传感主动三维传感由投影器发出结构照明光束，接受器接受由被测三维表面返回的光信号，由于三维面形对结构照明光束产生空间或时间调制，因此解调收到的光信号就可以得到三维面形数据。它抗干扰性很强，可分为飞行时间法和三角法。飞行时间法基于三维面形对结构照明光束产生的时间调制。一个激光脉冲信号从发射器发出，经物体漫反射后，沿几乎相同的路径反向传回到接受器，检测光脉冲从发出到接受之间的时间延迟，就可以计算出距离。这种方法原理简单，又可以避免阴影和遮挡等问题。但

7、是要得到较高的测量精度，对信号处理器的时间分辨率有极高的要求。它的大规模应用要等待光学器件的进一步发展。三角法是现在常用的方法。它以传统的三角测量为基础，由于三维面形对结构光束产生的空间调制，改变了成像光束的角度，通过几何计算，计算出距离。它分为点结构照明、线结构照明、面结构照明三种方式。点结构照明、线结构照明的测量方法原理简单、发展成熟。缺点是硬件复杂。不多叙述。着重面结构照明。面结构照明主要有莫尔轮廓术、相位测量轮廓术、傅立叶变换轮廓术。我们分别讨论。莫尔轮廓术吉林大学硕士毕业论文将基准光栅放置在物