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一种基于光纤传像束的新型微三维测量系统的研究

作　者: 李瑞君
导　师: 范光照
学　校: 合肥工业大学
专　业: 精密仪器及机械
关键词: 立体显微术光纤传像束三维形貌结构光相移法
分类号: TG806
类　型: 硕士论文
年　份: 2005年
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内容摘要

根据结构光测量原理,利用光纤传像束所具有的自由度大、能弯曲、易实现长光路等特点,结合数字条纹投影技术和相位移测量技术,本论文提出了一种新型微三维测量系统。因为从DLP投影仪出来的光栅条纹是经光纤传像束及其两端的远心成像系统投射到被测物体上的,所以该系统的探头可以以任意角度对被测物体进行测量。与现有的其它系统相比,该系统降低了对被测物体方位的要求,拓展了微三维测量系统的适用范围,从而使得远距离测量和内窥测量成为可能。另外,为了减小系统的随机误差并获得尽可能高的分辨率,文中还对系统集成探头的结构参数进行了优化,并给出了优化结果和其中的变化规律;梯度倒数加权法被用来消除图像中存在的各种噪声。作者构建了测量系统,并对不同对象进行了测量,且重构出了被测物的三维形貌,获得了被测物的实际尺寸,验证了系统的可行性。

全文目录

第一章绪论  14-21
  1．1 引言  14
  1．2 光学式三维形貌测量方法综述  14-18
  1．3 国内外微三维形貌测量技术的研究现状  18-20
  1．4 研究目的与内容  20-21
第二章系统原理、方法及其结构参数的优化设计  21-36
  2．1 系统原理  21-22
  2．2 重建方法  22-26
    2．2．1 四步相移法  22-23
    2．2．2 三角法  23-26
  2．3 结构光传感器的特性分析  26-28
    2．3．1 结构参数间相互关系的分析  26-27
    2．3．2 成像关系的分析  27-28
  2．4 传感器结构参数的优化设计  28-36
    2．4．1 基于测量精度的优化设计  28-33
      2．4．1．1 x向测量误差的分析  28
      2．4．1．2 y向和z向测量误差的分析  28-30
      2．4．1．3 参数的优化设计  30-33
    2．4．2 基于物方分辨率的优化设计  33-36
第三章光学系统设计  36-47
  3．1 光学系统的分辨率  36-37
  3．2 光学系统的像差  37-39
  3．3 光学系统的像质评价  39-40
  3．4 远心光路原理及特点  40-42
    3．4．1 物方远心光路  40-41
    3．4．2 像方远心光路  41-42
  3．5 物方像方远心光路的外形设计  42-47
第四章微三维测量系统设计  47-58
  4．1 数字投影条纹的生成  47
  4．2 数字条纹光的产生  47-50
  4．3 光纤传像束  50-53
    4．3．1 单根光纤的传光原理  50-51
    4．3．2 光纤传像束的传像原理  51
    4．3．3 光纤传像束性能的影响因素  51-53
  4．4 图像采集  53
  4．5 系统构建  53-55
  4．6 探头集成  55-58
第五章数字图像处理  58-64
  5．1 邻域平均法  58-59
  5．2 中值滤波法  59-60
  5．3 频率域低通滤波法  60-61
  5．4 梯度倒数加权法  61-63
  5．5 小结  63-64
第六章实验验证及分析  64-73
  6．1 三维形貌的重建  64-65
  6．2 系统校正及精度评定  65-69
    6．2．1 系统校正  65-69
    6．2．2 精度评定  69
  6．3 对微三维工件的测量  69-71
  6．4 系统的分辨率及误差分析  71-73
    6．4．1 系统的分辨率  71
    6．4．2 主要误差源及改进办法  71-73
第七章总结与展望  73-76
  7．1 总结  73-74
  7．2 展望  74-76
参考文献  76-80
附录  80-95
攻读硕士学位期间发表的论文  95

一种基于光纤传像束的新型微三维测量系统的研究

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