三維數(shù)據(jù)測(cè)量技術(shù)演示文稿

三維數(shù)據(jù)測(cè)量技術(shù)演示文稿當(dāng)前第1頁(yè)\共有16頁(yè)\編于星期四\16點(diǎn)優(yōu)選三維數(shù)據(jù)測(cè)量技術(shù)當(dāng)前第2頁(yè)\共有16頁(yè)\編于星期四\16點(diǎn)研究的背景及意義三維數(shù)據(jù)測(cè)量技術(shù)現(xiàn)狀主要內(nèi)容當(dāng)前第3頁(yè)\共有16頁(yè)\編于星期四\16點(diǎn)研究的背景及意義當(dāng)前第4頁(yè)\共有16頁(yè)\編于星期四\16點(diǎn)眾所周知，測(cè)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(cè)量。在實(shí)際的生產(chǎn)中，利用傳統(tǒng)的檢測(cè)方法對(duì)大型構(gòu)件的測(cè)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(duì)航空大型構(gòu)件、發(fā)動(dòng)機(jī)葉輪、船體等測(cè)量。解決復(fù)雜形狀表面輪廓尺寸的測(cè)量和提高三維測(cè)量的測(cè)量精度等一些列問(wèn)題，因此急需研制出適用于上述情況的三維數(shù)據(jù)測(cè)量技術(shù)。當(dāng)前第5頁(yè)\共有16頁(yè)\編于星期四\16點(diǎn)三維數(shù)據(jù)測(cè)量技術(shù)現(xiàn)狀當(dāng)前第6頁(yè)\共有16頁(yè)\編于星期四\16點(diǎn)目前已有的三維測(cè)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(cè)量方法。三維測(cè)量技術(shù)的分類三維測(cè)量技術(shù)接觸式非接觸式又根據(jù)是否接觸被測(cè)物體，可以將三維測(cè)量技術(shù)分為接觸式測(cè)量和非接觸式測(cè)量這兩大類?！皽y(cè)頭直接與零件表面接觸”“間接獲得”，基于磁場(chǎng)、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(cè)量當(dāng)前第7頁(yè)\共有16頁(yè)\編于星期四\16點(diǎn)接觸式三維測(cè)量技術(shù)典型的接觸式測(cè)量設(shè)備是三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)（CMM）和關(guān)節(jié)臂測(cè)量機(jī)。上圖關(guān)節(jié)臂測(cè)量機(jī)當(dāng)前第8頁(yè)\共有16頁(yè)\編于星期四\16點(diǎn)美國(guó)FARO公司生產(chǎn)的鉑金系列關(guān)節(jié)臂測(cè)量機(jī)單點(diǎn)精度可達(dá)0.005mm，空間長(zhǎng)度精度可達(dá)0.02mm，重量最輕可不超過(guò)9.0kg。關(guān)節(jié)臂測(cè)量機(jī)優(yōu)點(diǎn)：1）機(jī)械結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單；2）運(yùn)動(dòng)靈活，測(cè)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(cè)量機(jī)要低，精度一般為10μm級(jí)以上；2）關(guān)節(jié)臂測(cè)量機(jī)可能有測(cè)量死角或精度特別差的區(qū)域；3）測(cè)量效率比較低。當(dāng)前第9頁(yè)\共有16頁(yè)\編于星期四\16點(diǎn)非接觸式三維測(cè)量技術(shù)超聲波光學(xué)非接觸式三維測(cè)量技術(shù)磁場(chǎng)主動(dòng)測(cè)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(cè)量法單目視覺(jué)法雙目立體視覺(jué)法三目立體視覺(jué)法與多目立體視覺(jué)法需要利用圓形標(biāo)記點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)多視角（多視圖）測(cè)量數(shù)據(jù)的拼合。主動(dòng)式三角測(cè)量技術(shù)測(cè)量精度高，達(dá)到nm級(jí)當(dāng)前第10頁(yè)\共有16頁(yè)\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(wàn)次；2）精度高，典型的儀器測(cè)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(cè)量，方便動(dòng)態(tài)、軌跡測(cè)量；4）測(cè)量范圍大，可測(cè)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(yè)\共有16頁(yè)\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(cè)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(jué)技術(shù)的結(jié)合產(chǎn)品。系統(tǒng)如右圖所示，測(cè)筆上裝有一個(gè)測(cè)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(guò)獲得目標(biāo)靶點(diǎn)、貓眼的空間位置可以計(jì)算出測(cè)量頭的空間位置。在測(cè)量時(shí)，首先通過(guò)激光跟蹤儀檢測(cè)到貓眼的位置，從而得到測(cè)筆的大概位置，然后相機(jī)通過(guò)激光跟蹤儀獲得的位置信息快速定位測(cè)筆，并通過(guò)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(cè)得貓眼的位置計(jì)算出測(cè)量頭的空間位置。當(dāng)前第12頁(yè)\共有16頁(yè)\編于星期四\16點(diǎn)激光線三維掃描測(cè)量?jī)x激光線三維掃描測(cè)量?jī)x是一種基于線激光投射和三角測(cè)量原理的非接觸式測(cè)量設(shè)備。它在測(cè)量過(guò)程中將一個(gè)條狀激光束投射至被測(cè)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(cè)量原理獲得三維坐標(biāo)數(shù)據(jù)。特點(diǎn)：1）測(cè)量設(shè)備不與被測(cè)物體發(fā)生接觸；2）測(cè)量速度快；3）可以進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量。缺點(diǎn)：測(cè)量精度一般比三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)要低，而且受掃描范圍、景深等的限制較大。不適宜測(cè)量大尺寸范圍的零部件。當(dāng)前第13頁(yè)\共有16頁(yè)\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(cè)量原理的非接觸式測(cè)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(cè)量。結(jié)構(gòu)光三維掃描儀特點(diǎn)：1）具有測(cè)量速度快；2）單次測(cè)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(duì)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(cè)量中已得到了廣泛的應(yīng)用。當(dāng)前第14頁(yè)\共有16頁(yè)\編于星期四\16點(diǎn)對(duì)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(cè)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(jiǎn)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(cè)量當(dāng)前第15頁(yè)\共有16頁(yè)\編于星期四\16點(diǎn)近景攝影測(cè)量系統(tǒng)近