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

目前, 該系統(tǒng)已應(yīng)用于飛機機翼, 機身的三維形狀檢測和質(zhì)量控制等領(lǐng)域。

         雙目視覺是一種被動光學(xué)三維傳感技術(shù)。                  雙目立體照相機將雙目視覺原理和條紋投影技術(shù)相結(jié)合, 成為主動光學(xué)三維傳感系統(tǒng), 用于對任何材質(zhì)的漫反射表面進行高的三維坐標測量。
        系統(tǒng)主要由一個LCD投影單元和兩個高分辨率的CCD照相機組成。測量時投影儀將一組計算機產(chǎn)生的條紋模式
投影到物體表面, 兩個照相機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)自動建立起兩個照相機像素間的對應(yīng)關(guān)系 (即在兩個CCD上找出對應(yīng)同一物體點的像素對), 再利用兩個相機
之間的幾何關(guān)系, 算出物體三維坐標。

        得益于VEW公司新開發(fā)的照相機校準技術(shù), 系統(tǒng)采用了一系列有助于大范圍, 高測量的設(shè)計。CCD照相機使用短焦距的物鏡鏡頭, 可對大張角的范圍進行測量。兩個照相機的光軸也被設(shè)計成大夾角, 使整個測量系統(tǒng)獲得了極高的坐標分辨率。同時, 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)不同的被測物體表面特性 (如顏色, 反射率等), 而不用對投影儀進行光學(xué)校準。

     針對不同的測量對象和目的, 用戶還可自行對兩個CCD相機的幾何位置 (如距離, 夾角)進行調(diào)整, 以獲得用戶需要的測量范圍和坐標分辨率。
     系統(tǒng)采用了精密的幾何校準技術(shù),合適的物體表面, 其三維坐標測量可達0.05毫米。進行精密幾何校準。

       得益于VEW公司新開發(fā)的光學(xué)成像設(shè)備校準技術(shù), 3D照相機采用短焦距的物鏡鏡頭, 可對張角超過90度的范圍進行測量。同時為了盡量減少光學(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。由于投影單元的高亮度, 在橫向達2 米的范圍內(nèi)仍然有足夠的照明度。系統(tǒng)的縱向測量范圍為近離照相機20厘米到遠4米的距離。在離照相機100厘米的工作距離上, 系統(tǒng)的坐標分辨率可達0.1毫米。

目前, 該系統(tǒng)已應(yīng)用于飛機機翼, 機身的三維形狀檢測和質(zhì)量控制等領(lǐng)域。