基于条纹反射法的镜面反射物体三维形貌测量技术优化

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1、分类号：密级：UDC：编号：201421203009基于条纹反射法的镜面反射物体三维形貌测量技术优化论文作者：郭佼学生类别：全日制学科门类：工学学科专业：仪器科学与技术指导教师：张宗华职称：教授资助基金项目：国家自然科学基金项目DissertationSubmittedtoHebeiUniversityofTechnologyforTheMasterDegreeofInstrumentScienceandTechnologyOptimizationofMeasuring3DShapeofMirrorBasedonFringePatternRefle

2、ctionTechniquebyGuoJiaoSupervisor:Prof.ZhangZonghuaMay2017ThisworksupportedbytheNationalNaturalScienceFoundationofChina.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

3、由本人承担。学位论文作者签名：日期：2017.05.22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：2017.05.22导师签名：日期：2017.05.22摘要在当前三维测量领域，光学测量技术已经被广泛应用并取得了

4、较大进展。在工业生产与日常生活中，存在大量的镜面物体的测量，对于这些物体的测量技术研究还处于初级阶段。工业上测量高反光物体仍在使用三坐标测量机与喷涂改变表面特性的方法进行形貌检测。对于当前利用光学测量高反光物体多使用反射法进行测量。采用反射法是当前解决镜面物体测量的主要手段。但是在系统标定和测量物体时存在硬件要求保证平行或垂直关系、采用彩色条纹产生色差影响和相机镜头景深的限制等影响，使得系统存在标定精度不高与测量效果不佳的问题。为了解决镜面测量系统存在的实现两显示屏平行对正、两显示屏产生不同色彩条纹同时采图存在色差问题与标定系统中参考镜面与屏幕间距

5、离的标定问题，本文提出了采用条纹变形的方法补偿两显示屏平行对正的误差、利用拉伸条纹的方法补偿两个显示屏在相机内存在的色差、并通过相机标定与坐标系的转换关系求解参考镜面与屏幕间的距离。针对上述方法本文给出了各种方法的理论分析、数学模型与实验结果分析，进行了精度验证，并在文章最后通过测量实际高反光物体，验证并分析了经过优化技术改善后镜面测量系统测量效果。提升了测量精度，系统误差缩减为原来的23%，实验结果证明了修改方案的可行性与有效性。关键字：镜面三维测量两平面平行正对色差补偿系统标定相位计算IABSTRACTInthefieldof3Dmeasure

6、ment,opticalmeasurementtechnologyhasbeenwidelyused,andhasmadegreatprogress.Inindustrialproductionanddailylife,itneedstomeasurealargenumberofspecularobjectsandthiskindofmeasurementtechnologyisstillattheprimarystage.Industrialmeasurementofhighreflectiveobjectisstillusingthecoord

7、inatemeasuringmachineandsprayingmethodtochangethesurfacecharacteristicsforsurfacedetection.Forthecurrentuseofopticalmeasurements,highlyreflectiveobjectsareoftenmeasuredbyreflection.Thereflectionmethodistheprimarymeanstosolvethecurrentmeasurementofspecularobjects.However,therea

8、rehardwarerequirementstoensuretheeffectsofparallelorverticalr