光栅投影轮廓测量系统的标定方法

提出一种光栅投影测量物体轮廓的新系统,它对投影系统和成像系统没有严格的位置要求,新系统引入摄像机定标技术,在系统搭建时一次完成对成像系统和投影系统的参数标定.通过投影条纹图和成像条纹图的对应关系得到空间投影平面和成像直线的方程,它们的交点就是物体的空间坐标.该方法对系统结构没有平行性和垂直性的要求,也不要求成像系统光轴与投影系统光轴相交于参考面,工程上容易实现.图5,表1,参8.     

相位法轮廓测量中光栅近心投射的非线性误差校正算法

针对相位法光学测量交叉光轴系统中普遍存在的投影光栅在参考平面非线性变化引起的非线性误差的问题,提出了将非线性问题转换为线性问题的基本逻辑.通过光路的几何关系分别在3种交叉光轴系统条件下推导出光栅相位分布表达式,消除了非线性误差项对解算物点空间坐标的影响,从而使该类问题在理论上得到根本的解决.这对于提高系统测量精度、简化系统标定和后期处理具有重要的意义,使得条纹投影法测量三维物体轮廓更加简便和有效.     

基于条纹投影的三维轮廓测量新方法

针对条纹投影技术中提取物体高度比较复杂的问题,提出了一种光线跟踪法测量物体轮廓的新技术.利用投影物面即空间光调制器和成像面的相位对应关系,求出被测物体的高度.这种方法对系统结构没有平行性要求,也不需要对整个测量系统进行参数标定和复杂的坐标转换标定,而是用投影条纹图和成像条纹图的相位对应关系来得到空间投影直线和空间成像直线的方程,其交点就是物体的空间坐标.这是一种全场测量的方法,适合测量陡度小的静止物体,并通过实验论证了该方法具有测量速度快、工程上容易实现和测量精度稳定等优点.     

基于三角形光强分布光栅投影的三维测量方法

针对相位测量轮廓术中正弦光栅制作工艺复杂的问题,提出一种基于三角形光强分布光栅投影测量物体三维形貌的方法.测量时,将三角形光强分布光栅投影到被测物体表面,摄像机获取变形条纹图,通过系统参数和条纹图携带的相位信息求解出物体的三维面形.推导出通过三角形光强分布光栅求解相位的公式.实验结果表明,提出的方法具有较高的精度和可行性.     

新型无衍射栅型结构光投影系统

提出了一种用于相位法测量的无衍射栅型结构光条纹投影系统,以截面三角棱镜为主要光学元件来获取无衍射栅型结构光投影条纹.从理论上分析了栅型无衍射结构光的无衍射特性以及三角棱镜相关参数对条纹图样的影响,实验测量了系统观察屏上的条纹间距.理论分析与实验表明:该系统产生的无衍射结构光条纹的光强成正弦分布且对比度好,用于相位测量可以获得较高的相位分辨率,提高相位法测量的精度.整个系统光路简单、结构紧凑,有利于系统的集成与小型化.     

利用投影栅自动识别平面物体空间位置的方法

根据正弦投影栅成像和光学三角法测量的原理,提出了一种利用投影栅自动识别物体空间位置的方法.使用CCD摄像机采集一幅参考平面的图像和一幅待测平面物面的图像,利用参考平面图像对测量系统进行标定.根据空间频率和空间距离的关系,由两幅图像可确定物体的空间位置.笔者介绍了测量的原理并给出了实验结果.实验结果表明,该方法可实现平面物体空间位置的快速自动化识别,有自动化程度高、计算速度快、对环境要求低的优点.     

用变频条纹图扫描技术测量陡峭物体的三维轮廓

针对传统条纹投影方法不能测量陡峭物体三维轮廓的问题，提出了一种基于相移的变频条纹图扫描测量技术．采用投影装置投射一系列频率随时间变化的正弦条纹图到被测物体上，且在每个频率下完成相移条纹扫描．用电荷耦合器件(CCD)和图像采集卡记录这些变形的条纹图，对这些条纹图沿时间轴提取相位并进行处理，可以得到图像上每个像素点的相位和沿时间轴的相位变化率，由此得到的每个像素点的相位值在像面内都是相互独立的，而相位变化率包含物体的高度信息，因此可以得到物体的三维轮廓．实验证明，该技术能够成功地测量陡峭物体的轮廓．     

应用时域相位解包方法的三维形貌测量系统

为了解决投影法三维形貌测量中测量点误差受相邻点影响的问题,投射计算机按照所需频率和相位生成的正弦条纹,利用时域相位解包算法实现每个测量点的独立计算。为了降低测量复杂形貌时因栅距变化产生的误差,发展了虚参考平面法。列举了在真人头面部和鼠标测量中的应用。实验结果表明,在进行复杂形貌三维测量时,采用时域相位解包方法可以抑制误差的扩散,不受不连续区域的影响。整个测量过程可在5s之内完成,测量平面时精度可达0.78%。     

基于彩色光栅投影的相位测量轮廓术

提出一种新的基于彩色光栅投影的三维面形测量方法.将相移量为2π/3的RGB调制的正弦光栅复合成彩色光栅投影到被测物体表面,利用相移算法求解出相位,最终获得物体的三维数据.该方法只需一幅投影条纹图就可以完成三维测量,同时给出了理论分析和计算机模拟.     

基于频率调制二元编码光栅相位测量剖面术

分析传统的频率调制正弦光栅用于3步相移相位测量剖面术时,系统非线性对测量精度的影响,提出采用二元频率调制光栅,提高3步相移相位测量剖面术计算绝对相位测量精度的方法.完成了分别采用传统正弦频率调制光栅投影和基于Floyd-Steinberg二元编码频率调制光栅投影的相移剖面术的绝对相位计算结果对比.结果表明,采用正弦频率调制光栅模板的3步相移算法对系统的非线性敏感,而二元编码频率调制光栅模板既保持了利用单组条纹投影就可计算条纹绝对相位的优点,又不受系统非线性的影响,大大提高了基于频率调制光栅的相移剖面术的测量精度.计算机模拟和实验验证了所提方法的有效性.