三維數(shù)據(jù)測量技術(shù)演示文稿

三維數(shù)據(jù)測量技術(shù)演示文稿當(dāng)前第1頁\共有16頁\編于星期四\16點(diǎn)優(yōu)選三維數(shù)據(jù)測量技術(shù)當(dāng)前第2頁\共有16頁\編于星期四\16點(diǎn)研究的背景及意義三維數(shù)據(jù)測量技術(shù)現(xiàn)狀主要內(nèi)容當(dāng)前第3頁\共有16頁\編于星期四\16點(diǎn)研究的背景及意義當(dāng)前第4頁\共有16頁\編于星期四\16點(diǎn)眾所周知，測量一直都是工業(yè)領(lǐng)域中的重要內(nèi)容，從產(chǎn)品的研制、加工、到裝配，各個(gè)環(huán)節(jié)都需要測量。在實(shí)際的生產(chǎn)中，利用傳統(tǒng)的檢測方法對大型構(gòu)件的測量，不僅費(fèi)時(shí)費(fèi)力，而且不易達(dá)到精度的要求。比如對航空大型構(gòu)件、發(fā)動(dòng)機(jī)葉輪、船體等測量。解決復(fù)雜形狀表面輪廓尺寸的測量和提高三維測量的測量精度等一些列問題，因此急需研制出適用于上述情況的三維數(shù)據(jù)測量技術(shù)。當(dāng)前第5頁\共有16頁\編于星期四\16點(diǎn)三維數(shù)據(jù)測量技術(shù)現(xiàn)狀當(dāng)前第6頁\共有16頁\編于星期四\16點(diǎn)目前已有的三維測量技術(shù)比較多，原理也各不相同。絕大多數(shù)都是基于光學(xué)、聲學(xué)、電磁學(xué)以及機(jī)械接觸原理的測量方法。三維測量技術(shù)的分類三維測量技術(shù)接觸式非接觸式又根據(jù)是否接觸被測物體，可以將三維測量技術(shù)分為接觸式測量和非接觸式測量這兩大類?！皽y頭直接與零件表面接觸”“間接獲得”，基于磁場、光學(xué)、超聲波等物理模擬量基于“力-變形”原理的觸發(fā)式測量當(dāng)前第7頁\共有16頁\編于星期四\16點(diǎn)接觸式三維測量技術(shù)典型的接觸式測量設(shè)備是三坐標(biāo)測量機(jī)（CMM）和關(guān)節(jié)臂測量機(jī)。上圖關(guān)節(jié)臂測量機(jī)當(dāng)前第8頁\共有16頁\編于星期四\16點(diǎn)美國FARO公司生產(chǎn)的鉑金系列關(guān)節(jié)臂測量機(jī)單點(diǎn)精度可達(dá)0.005mm，空間長度精度可達(dá)0.02mm，重量最輕可不超過9.0kg。關(guān)節(jié)臂測量機(jī)優(yōu)點(diǎn)：1）機(jī)械結(jié)構(gòu)簡單；2）運(yùn)動(dòng)靈活，測量范圍大；3）便攜性好等特點(diǎn)。缺點(diǎn)：1）精度比傳統(tǒng)的三坐標(biāo)測量機(jī)要低，精度一般為10μm級以上；2）關(guān)節(jié)臂測量機(jī)可能有測量死角或精度特別差的區(qū)域；3）測量效率比較低。當(dāng)前第9頁\共有16頁\編于星期四\16點(diǎn)非接觸式三維測量技術(shù)超聲波光學(xué)非接觸式三維測量技術(shù)磁場主動(dòng)測量法結(jié)構(gòu)光方法干涉法莫爾條紋法相位法傅立葉變換輪廓法被動(dòng)測量法單目視覺法雙目立體視覺法三目立體視覺法與多目立體視覺法需要利用圓形標(biāo)記點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)多視角（多視圖）測量數(shù)據(jù)的拼合。主動(dòng)式三角測量技術(shù)測量精度高，達(dá)到nm級當(dāng)前第10頁\共有16頁\編于星期四\16點(diǎn)1）速度快，其效率是經(jīng)緯儀交會(huì)系統(tǒng)的幾倍，新的儀器每秒采樣可達(dá)萬次；2）精度高，典型的儀器測量精度指標(biāo)為0.02mm±1.1μm/m；3）動(dòng)態(tài)跟蹤，可以實(shí)時(shí)跟蹤測量，方便動(dòng)態(tài)、軌跡測量；4）測量范圍大，可測量半徑不小于35m空間范圍內(nèi)的物體。激光跟蹤儀優(yōu)點(diǎn)：當(dāng)前第11頁\共有16頁\編于星期四\16點(diǎn)激光跟蹤儀瑞士Leica公司的三維坐標(biāo)測量系統(tǒng)T-Probe該產(chǎn)品可以認(rèn)為是激光跟蹤技術(shù)和三維視覺技術(shù)的結(jié)合產(chǎn)品。系統(tǒng)如右圖所示，測筆上裝有一個(gè)測量頭、若干個(gè)目標(biāo)靶點(diǎn)（紅外發(fā)光二極管）、一個(gè)貓眼，它們之間的相互位置關(guān)系已知，通過獲得目標(biāo)靶點(diǎn)、貓眼的空間位置可以計(jì)算出測量頭的空間位置。在測量時(shí)，首先通過激光跟蹤儀檢測到貓眼的位置，從而得到測筆的大概位置，然后相機(jī)通過激光跟蹤儀獲得的位置信息快速定位測筆，并通過CCD相機(jī)獲取目標(biāo)靶點(diǎn)的圖像，計(jì)算機(jī)根據(jù)圖像計(jì)算出目標(biāo)靶點(diǎn)的空間位置，并結(jié)合激光跟蹤儀測得貓眼的位置計(jì)算出測量頭的空間位置。當(dāng)前第12頁\共有16頁\編于星期四\16點(diǎn)激光線三維掃描測量儀激光線三維掃描測量儀是一種基于線激光投射和三角測量原理的非接觸式測量設(shè)備。它在測量過程中將一個(gè)條狀激光束投射至被測物體表面，并使用CCD相機(jī)接受其反射光束，然后根據(jù)三角測量原理獲得三維坐標(biāo)數(shù)據(jù)。特點(diǎn)：1）測量設(shè)備不與被測物體發(fā)生接觸；2）測量速度快；3）可以進(jìn)行現(xiàn)場測量。缺點(diǎn)：測量精度一般比三坐標(biāo)測量機(jī)要低，而且受掃描范圍、景深等的限制較大。不適宜測量大尺寸范圍的零部件。當(dāng)前第13頁\共有16頁\編于星期四\16點(diǎn)結(jié)構(gòu)光三維掃描儀是一種基于線或面結(jié)構(gòu)光投射和雙目立體測量原理的非接觸式測量設(shè)備。將其中一個(gè)相機(jī)用固定好的結(jié)構(gòu)光代替，利用光源和成像系統(tǒng)之間的三角幾何信息進(jìn)行三維形面測量。結(jié)構(gòu)光三維掃描儀特點(diǎn)：1）具有測量速度快；2）單次測量的數(shù)據(jù)點(diǎn)多，具備大規(guī)模采集表面數(shù)據(jù)的能力；3）非接觸式掃描，非接觸式三維光學(xué)掃描方式，可針對外觀復(fù)雜、自由曲面、柔軟易變形或易磨損等物體進(jìn)行掃描；4）精度高，獨(dú)特的標(biāo)定技術(shù)可使單面精度可達(dá)4μm。在飛機(jī)、汽車和船舶等大型復(fù)雜零件的外形輪廓測量中已得到了廣泛的應(yīng)用。當(dāng)前第14頁\共有16頁\編于星期四\16點(diǎn)對比項(xiàng)目結(jié)構(gòu)光三維掃描儀激光三維掃描儀三坐標(biāo)測量機(jī)系統(tǒng)體積小大大系統(tǒng)質(zhì)量輕、方便靈活移動(dòng)重、難移動(dòng)重、不可移動(dòng)掃描方式面點(diǎn)或線點(diǎn)掃描精度高較高高掃描范圍大受機(jī)械行程限制受機(jī)械行程限制機(jī)械磨損不存在嚴(yán)重存在掃描時(shí)間單面小于5秒數(shù)小時(shí)數(shù)天安裝設(shè)置簡單需調(diào)試需調(diào)試維護(hù)難度容易難、嚴(yán)格難、嚴(yán)格工作環(huán)境不嚴(yán)格受環(huán)境光影響受溫度、濕度影響適用范圍所有物體因廠家不同而不同硬物體的測量當(dāng)前第15頁\共有16頁\編于星期四\16點(diǎn)近景攝影測量系統(tǒng)近