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非接觸光學(xué)測(cè)量技術(shù)-基于雙目視覺和條紋投影的三維面形測(cè)量技術(shù)

目前, 該系統(tǒng)已應(yīng)用于飛機(jī)機(jī)翼, 機(jī)身的三維形狀檢測(cè)和質(zhì)量控制等領(lǐng)域。

         雙目視覺是一種被動(dòng)光學(xué)三維傳感技術(shù)。                  雙目立體照相機(jī)將雙目視覺原理和條紋投影技術(shù)相結(jié)合, 成為主動(dòng)光學(xué)三維傳感系統(tǒng), 用于對(duì)任何材質(zhì)的漫反射表面進(jìn)行高的三維坐標(biāo)測(cè)量。
        系統(tǒng)主要由一個(gè)LCD投影單元和兩個(gè)高分辨率的CCD照相機(jī)組成。測(cè)量時(shí)投影儀將一組計(jì)算機(jī)產(chǎn)生的條紋模式
投影到物體表面, 兩個(gè)照相機(jī)分別從不同方向觀察因受物體形狀調(diào)制而變形的條紋圖像。提取條紋的位相信息后,
系統(tǒng)自動(dòng)建立起兩個(gè)照相機(jī)像素間的對(duì)應(yīng)關(guān)系 (即在兩個(gè)CCD上找出對(duì)應(yīng)同一物體點(diǎn)的像素對(duì)), 再利用兩個(gè)相機(jī)
之間的幾何關(guān)系, 算出物體三維坐標(biāo)。

        得益于VEW公司新開發(fā)的照相機(jī)校準(zhǔn)技術(shù), 系統(tǒng)采用了一系列有助于大范圍, 高測(cè)量的設(shè)計(jì)。CCD照相機(jī)使用短焦距的物鏡鏡頭, 可對(duì)大張角的范圍進(jìn)行測(cè)量。兩個(gè)照相機(jī)的光軸也被設(shè)計(jì)成大夾角, 使整個(gè)測(cè)量系統(tǒng)獲得了極高的坐標(biāo)分辨率。同時(shí), 該系統(tǒng)還具有極大的靈活性, 用戶可以隨意更換和調(diào)整投影單元, 以適應(yīng)不同的被測(cè)物體表面特性 (如顏色, 反射率等), 而不用對(duì)投影儀進(jìn)行光學(xué)校準(zhǔn)。

     針對(duì)不同的測(cè)量對(duì)象和目的, 用戶還可自行對(duì)兩個(gè)CCD相機(jī)的幾何位置 (如距離, 夾角)進(jìn)行調(diào)整, 以獲得用戶需要的測(cè)量范圍和坐標(biāo)分辨率。
     系統(tǒng)采用了精密的幾何校準(zhǔn)技術(shù),合適的物體表面, 其三維坐標(biāo)測(cè)量可達(dá)0.05毫米。進(jìn)行精密幾何校準(zhǔn)。

       得益于VEW公司新開發(fā)的光學(xué)成像設(shè)備校準(zhǔn)技術(shù), 3D照相機(jī)采用短焦距的物鏡鏡頭, 可對(duì)張角超過90度的范圍進(jìn)行測(cè)量。同時(shí)為了盡量減少光學(xué)系統(tǒng)的遮擋效應(yīng), 投影和成像系統(tǒng)采用了近平行光軸設(shè)計(jì)。由于投影單元的高亮度, 在橫向達(dá)2 米的范圍內(nèi)仍然有足夠的照明度。系統(tǒng)的縱向測(cè)量范圍為近離照相機(jī)20厘米到遠(yuǎn)4米的距離。在離照相機(jī)100厘米的工作距離上, 系統(tǒng)的坐標(biāo)分辨率可達(dá)0.1毫米。

目前, 該系統(tǒng)已應(yīng)用于飛機(jī)機(jī)翼, 機(jī)身的三維形狀檢測(cè)和質(zhì)量控制等領(lǐng)域。