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1、3.2 非接触式测量,3.2.1 光学三维测量技术,3.2.1 光学三维测量技术,非接触式测量的分类1 激光三角法2 结构光法3 断层数据测量法,1 激光三角法,基本原理:利用具有规则几何形状的激光，投影到被测量表面上，形成的漫反射光点（光带）的像被安置于某一空间位置的图像传感器吸收，根据光点（光带）在物体上成像的偏移，通过被测物体基平面、像点、像距等之间的关系，按三角形几何原理即可测量出被测物体的空间坐标。,激光三角法 基本原理,1 激光三角法,1 激光三角法,1 激光三角法,点激光三角法,线激光三角法,由一个发光二极管和线发生器产生线激光，投影到物体表面；同时，该激光线在物体表面产生反射，
2、反射光进入一个相机中，由于该相机与激光线束投射方向成一定角度，物体表面形状的变化就转化为激光反射线形状的变化，该变化通过标定可得到准确的三维空间信息。,面激光三角法,利用激光在被测物体表面投影一光条，由于被测表面起伏及曲率变化，投射的光条随轮廓位置变化起伏而扭曲变形，由CCD摄像机摄取激光束影像，这样就可由激光束的发射角和激光束在CCD内成像位置，通过三角几何关系获得被测点距离和坐标等数据。,面激光三角法,激光三角法特点,工作距离大,测量范围大,受被测工件影响较大,精度较低,返回,三维激光扫描仪的测量过程,三维激光扫描议 特点,非接触测量 精度10100um 测量速度较快 软硬质表面 光学阴影
3、限制 物体表面颜色、反光性,2 结构光法,结构光法的原理 是把一定模式的光源（如光栅）投影到被测件表面，受被测物体表面高度的限制，光栅影线发生变形，利用两个镜头获取不同角度的图像，通过解调变形光栅影线，就可以得到被测表面的整幅图像上像束的三维坐标。,2 结构光法,a,c,2 结构光法,2 结构光法,用激光穿过平行等距直线的振幅光栅组件，或使用干涉仪，形成直线干涉条纹，即面条纹结构光。将此面条纹结构光投射到物体上，由于物体表面曲度或深度的变化使条纹变形，利用CCD摄像机摄取此变形条纹的图像，即可分析物体表面轮廓变化。,结构光法特点,成本低 携带方便,稳定 速度快,受环境影响小,易操作,测量范围大
4、,只能测量较平坦物体,精度低,返回,3.2.2 ATOS流动光学三坐标测量系统,3.2.2 ATOS流动光学三坐标测量系统,3.2.2 ATOS流动光学三坐标测量系统,3.2.2 ATOS流动光学三坐标测量系统,贴标签定位,贴标签定位,贴标签定位,ATOS测量数据,光照图,3.3 断层数据测量方法,3.3.1 工业CT法 原理：工业CT对对被测物体进行断层截面扫描，以X射线的衰减系数为依据，用数学方法经过电子计算机处理而重建断层截面图像，根据不同位置的断层图像可建立物体的三维信息。,断层测量 结构形式,CGI Capture Geometry Internally,工业CTIndustrial
5、 Computerized tomography,3.3.1 工业CT法,断层测量 基本原理,3.3.1 工业CT法,德国菲尼克斯X射线工业CT,医学用MRI测量机,工业CT、核磁共振 MRI,工业CT法特点,对被测物体材料没有限制,准确测量物体内部形状,分辨率低,重建图像计算量大,获取数据时间较长,设备造价高,返回,3.3.2其他非接触测量法,核磁共振法,超声波法,层析法,接触式测量的优点：,3.4 三维数据测量方法选择1.接触式测量,接触式测量缺点：(1)测量速度较慢；(2)接触力会影响到实际读数；(3)某些特征会受到条件制约；(4)探头的半径补偿会存在一定的误差；(5)测量系统的静态误差
6、和运动惯性会影响精度；(6)易造成测头磨损。,3.4 三维数据测量方法选择1.接触式测量,接触式测头,测头的余弦误差,实际接触点,探头中心,探头半径R,希望接触点,测头半径补偿余玄误差原理,希望触碰点为P实际触碰点为P,正确的探测补偿方向,错误的探测补偿方向,测头的余弦误差,测头的余弦误差,微平面法,三点共圆法,3.4 三维数据测量方法选择2.非接触式测量,非接触式测量的优点：,非接触式测量的缺点：,3.4 三维数据测量方法选择2.非接触式测量,3.数据测量各种方法的比较,4.测头的选用,测头的选择原则：(1)在可以应用接触式测头的情况下，慎选非接触 式测头；（2）在只测尺寸、位置要素的情况下
7、，尽量选择接触式触发测头；（3）在考虑成本又满足要求的情况下，尽量选择接触式触发测头；（4）对形状及轮廓精度要求较高的情况下，选用非接触式触发测头；（5）扫描式测头应当可以对离散点进行测量；（6）考虑扫描测头与触发式测头的互换性（一般用通用测座在实现）；（7）易变形零件、精度不高零件、要求超大量数据的零件的测量，优先考 虑采用非接触式测头；（8）要考虑软件、附加硬件（如测头控制器、电缆）的配套,3.5 数据测量的误差分析,影响数据测量的误差及精度的因素主要有以下几点：1 物体自身的因素 2 标定的因素 3 摄像机的分辫率 4 可测性的问题 5 参考点的误差 6 测量探头半径补偿误差,小结,本章主要对逆向建模过程中点云数据的获取方式进行论述，主要介绍了接触式测量方法和非接触式测量方法。对三坐标测量机类型、结构等进行详细介绍。针对断层扫描方法的特殊性，将其单独成节进行叙述。在学习中，注意各种测量方法的优缺点及应用场合。,
