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浅析机器视觉技术之光学三维测量

时间:2012-5-30 12:05:49    点击:2023    

 

    自2003年起,中国院校开始开设基于图像处理和底层函数运算的机器视觉类课程,机器视觉自2005年后迎来空前发展阶段。其中,工业缺陷检查和尺寸测量是其主要运用领域之一,视觉检测及测量系统已被广泛运用。其中基于条型结构投影原理的光学三维测量可以实现非接触的测量属于一种相对简便和古老的方法。这种技术就象是把近景摄影测量技术与三维激光抄数技术合在了一起,是一种经济型的三维测量技术,在机器视觉时代有着先天的优越性。这是一种主动式测量技术,无论形状如何,都可以得到被测物的数字化的三维轮廓尺寸。

 

     与传统的机械测量不同,基于机器视觉技术的光学测量可以在一个大的工作区域内很快的测量出物体的三维形态参数。此外,这种技术还可用来测定物体的一些附加的细节特性,比如物体表面的粗糙程度等。但是,其测量精度与成像倍率成正比,要做到微米级精度测量就必须将成影倍率提升到30*倍以上(电子倍率),亚像素处理技术有利于提高精度而降低对倍率的依求。但是,亚像素处理技术受环境影响很大,过高依赖亚像素处理会导致仪器性能不够移定和应用环境受限。

 

     在使用结构光进行3D测量时,依照三角测量原理,光源把黑白间隔的条纹图案投射到被测量的区域上,然后工业相机装置来记录结果图案。在这测量过程中,工业相机被固定在一个与光源投影光轴有一预定夹角的倾斜位置。通过条纹的密度或条纹形状的改变信息AG游戏可反推出被测物体的三维特性。其原理就是通过固定的夹角测出水平偏移量和通过三角函数计算出垂直分量,即Z值。如原理图如下:
 

 

 

 

 

 

 

     为了准确地确定被测量刚体上的每个点的空间坐标,需要对这些黑白相间的结构光条纹进行编码。这种编码是利用干涉仪的相移原理,将一依余弦(COS)函数强度分布的结构光进行叠加。这个过程产生的图像就是记录了一重叠的相位图,由此,采用合适的算法解析记录的叠加相位就可得到被测物体的三维特性。

 

     在医学和牙医检测中,条形结构光测量得到很好的应用,同时在如新AG游戏产品结构设计(反构工程)等各工业领域也得到了广泛的应用。尤其是作为一种测量工具和工件外形尺寸的手段,光学3D测量以其它接触测量方法在低精度测量领域有着无可比拟的高性能、可靠性以及高速测量速度,并在汽车和航空工业的柔性测量中得到广泛的应用。

 

    在基于机器视觉技术的视觉检测及测量系统中,无论是工业相机、工业镜头、还是视觉光源,其每个组件的性能都决定了系统的稳定性及系统检测、测量结果的精度。然而,光学系统有三种,即照相系统、显微系统与望远系统,显微光学系统下的高速和高精度正是AG游戏数码AG游戏产品的主要研发与应用地带。
 

 

 

 

 

 

 
 
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