光学非接触式三维测量技术_图文
光学非接触式三维测量技术_图文
光学三维测量技术及应用
摘要：随着现代科学技术的发展，光学三维测量已经在越来越广泛的领域起到了重要作用。本文主要对接触式三维测量和非接触式三维测量进行了介绍。着重介绍了光学三维测量技术的各种实现方法及原理。最后对目前光学三维测量的应用进行了简单介绍。
随着科学技术和工业的发展，三维测量技术在自动化生产、质量控制、机器人视觉、反求工程、CAD/CAM以及生物医学工程等方面的应用日益重要。传统的接触式测量技术存在
测量时间长、需进行测头半径的补偿、不能测量弹性或脆性材料等局限性，因而不能满足现代工业发展的需要。。
光学测量是光电技术与机械测量结合的高科技。光学测量主要应用在现代工业检测。借用计算机技术，可以实现快速，准确的测量。方便记录，存储，打印，查询等等功能。
光学三维测量技术是集光、机、电和计算机技术于一体的智能化、可视化的高新技术，主要用于对物体空间外形和结构进行扫描，以得到物体的三维轮廓，获得物体表面点的三维空间坐标。随着现代检测技术的进步，特别是随着激光技术、计算机技术以及图像处理技术等高新技术的发展，三维测量技术逐步成为人们的研究重点。光学三维测量技术由于非接触、快速测量、精度高的优点在机械、汽车、航空航天等制造工业及服装、玩具、制鞋等民用工业得到广泛的应用。 2 三维测量技术方法及分类
三维测量技术是获取物体表面各点空间坐标的技术，主要包括接触式和非接触式测量两大类。如图1所示。
图1 三维测量技术分类
2.1 接触式测量
物体三维接触式测量的典型代表是坐标测量机(CMM，Coordinate Measuring Machine)。CMM是一种大型精密的三坐标测量仪器[1]，它以精密机械为基础，综合应用电子、计算机、光学和数控等先进技术，能对三维复杂工件的尺寸、形状和相对位置进行高精度的测量。
三坐标测量机作为现代大型精密、综合测量仪器，有其显著的优点，包括：
（1）灵活性强，可实现空间坐标点测量，方便地测量各种零件的三维轮廓尺寸及位置参数；（2）测量精度高且可靠；（3）可方便地进行数字运算与程序控制，有很高的智能
化程度。
早期的坐标测量机大多使用固定刚性测头，它最为简单，缺点也很多[2]。主要为（1）测
量时操作人员凭手的感觉来保证测头与工件的接触压力，这往往因人而异且与读数之间很难定量描述；（2）刚性测头为非反馈型测头，不能用于数控坐标测量机上；（3）必须
对测头半径进行三维补偿才能得到真实的实物表面数据。针对上述缺陷，人们陆续开发出各种电感式、电容式反馈型微位移测头，解决了数控坐标测量机自动测量的难题，但测量时测头与被测物之间仍存在一定的接触压力，对柔软物体的测量必然导致测量误差。另外测头半径三维补偿问题依然存在。三维测头的出现可以相对容易地解决测头半径三维补偿的难题，但三维测头仍存在接触压力，对不可触及的表面（如软表面，精密的光滑表面等）无法测量，而且测头的扫描速度受到机械限制，测量效率很低，不适合大范围测量。
2.2 非接触式测量
非接触式测量技术是随着近年来光学和电子元件的广泛应用而发展起来的，其测量基于光学原理，具有高效率、无破坏性、工作距离大等特点，可以对物体进行静态或动态的测量。此类技术应用在产品质量检测和工艺控制中，可大大节约生产成本，缩短产品的研制周期，大大提高产品的质量，因而倍受人们的青睐。随着各种高性能器件如半导体激光器LD、
电荷耦合器件CCD、CMOS图像传感器和位置敏感传感器PSD等的出现，新型三维传感
器不断出现，其性能也大幅度提高，光学非接触测量技术得到迅猛的发展。
非接触式三维测量不需要与待测物体接触，可以远距离非破坏性地对待测物体进行测量。其中，光学非接触式测量是非接触式测量中主要采用的方法。 3 光学非接触式三维测量的概述
光学非接触式三维测量技术根据获取三维信息的基本方法可分为两大类：被动式与主动式。如图2所示[3]。
主动式是利用特殊的受控光源（称为主动光源）照射被测物，根据主动光源的已知结构信息（几何的、物体的、光学的）获取景物的三维信息。被动式是在自然光（包括室内可控照明光）条件下，通过摄像机等光学传感器摄取的二维灰度图像获取物体的三维信息。
图2 光学三维测量方法分类
3.1 光学被动式三维测量
由于被动式没有受控的主动光源，无需复杂的设备，并且与人类的视觉习惯比较接近。被动式测量技术主要用于受环境约束不能使用激光或特殊照明光的场合，或者由于保密需要的军事场合。一般是从一个或多个摄像系统获取的二维图像中确定距离信息，形成三维面形数据，即单目、多目视觉。当从一个摄像系统获取的二维图像中确定信息时，人们必须依赖对于物体形态、光照条件等的先验知识。如果这些知识不完整，对深度的计算可能产
生错误。从两个或多个摄像系统获取的不同视觉方向的二维图像中，通过相关或匹配等运算可以重建物体的三维面形。当被测目标的结构信息过分简单或过分复杂，以及被测目标上各点反射率没有明显差异时，这种计算变得更加复杂。
以两个摄像机为例，双摄像机的系统又称为双目视觉系统，双目视觉系统的几何关系是非常简单明确的，但由于遮掩或阴影的影响，被测物体某些部分有可能只出现在立体点对的一个观察点上。有时CCD图像传感器由于能量被物体表面大量吸收而得不到足够的、由
物体反射回来的能量，满足对应点匹配计算的候选点有可能出现假对应。因此，被动三维传感的方法常常用于对三维目标的识别、理解以及用于位置、形态分析，这种方法的系统结构比较简单，目前在机器视觉领域应用广泛。立体视觉的基本几何模型如图3[4]所示。
双目立体视觉(Stereo Vision)根据同一空间点在不同位置的两个相机拍摄的图像中的视差，以及摄像机之间位置的空间几何关系来获取该点的三维坐标值。测量原理如图4[5]所示。一个完整的立体视觉系统通常可分为六大部分，包括：
（1）图像采集。即通过图像传感器如数码相机等获得图像并将其数字化。
（2）摄像机标定。就是通过实验和计算得到摄像机内外等参数。
（3）特征提取。它是指从立体图像对中提取对应的图像特征，以进行后面的处理。
（4）图像匹配。它将同一空间点在不同图像中的映像点对应起来，由此得到视差图像。
（5）三维信息恢复：由相机标定参数和两幅图像像点的视差关系，求出场景点的深度信息，把不同的深度信息量化为不同的灰度值来表示，进而恢复景物的三维信息。
（6）后处理：因恢复的三维信息有不连续性，所以要对恢复出的三维信息
进行后处理。
图3 立体视觉的基本几何模型
图4 双目立体视觉三维测量原理
立体视觉法广泛应用于航空测量、机器人的视觉系统中，双目、多目以及多帧图像序列等立体视觉问题已经成为国际学术研究的重点和热点。
3.2 光学主动式三维测量
目前，主动式光学三维测量测量技术已广泛用于工业检测、反求工程、生物医学、机器视觉等领域。例如，复杂的叶轮和叶片的面形检测，汽车车身的检测，人类口腔牙型测量，整形外科效果评价，用于制鞋CAD的鞋楦三维数据采集，各种实物模型的三维信息记录
与仿形等。三维高速度、高精度测量技术将随着测量方法的完善和信息获取与处理技术的改进而进一步发展，在新的更加广阔的研究和应用领域中发挥重要作用。
主动式光学非接触测量技术大体上可分为飞行时间法、主动三角法、莫尔轮廓术、投影结构光法、自动聚焦法、离焦法、全息干涉测量法、相移测量法等。以下对几种主要的方法进行以下简单介绍。
3.2.1 飞行时间法
飞行时间法是基于三维面形对结构光束产生的时间调制，一般采用激光，通过测量光波的飞行时间来获得距离信息，结合附加的扫描装置使光脉冲扫描整个待测对象就可以得到三维数据。飞行时间法以对信号检测的时间分辨率来换取距离测量精度，要得到高的测量精度，测量系统必须要有极高的时间分辨率，常用于大尺度远距离的测量。
3.2.2 干涉法
干涉测量是将一束相干光通过分光系统分成测量光和参考光，利用测量光波与参考光波的相干叠加来确定两束光之间的相位差，从而获得物体表面的深度信息。这种方法测量精度高，但测量范围受到光波波长的限制，只能测量微观表面的形貌和微小位移，不适于大尺度物体的检测。
3.2.3 主动三角法
编码、彩色编码、相位编码以及混合编码等。结构光法的优点是测量分辨率高、速度快，能够实现全场测量，图像传感器和投射器不需要遵守严格的几何位置关系；通过编码和解码确定出射点与成像点之间的对应关系可以很好的解决特征匹配问题。
图5 投影结构光三维测量系统原理图
结构光一般分为云纹法和投影结构光法，投影结构光法（如图5[3]）是一类面结构光三维测量技术，它采用光学投射器将光栅投影于被测物体表面，被表面形状所调制的光栅条纹由另一位置的相机拍摄，从而获得二维变形条纹图像。条纹的变形程度取决于投射器与摄像机之间的相对位置和物体表面的高度，条纹在法线方向的位移（或偏移）与物体表面高度成比例。当光学投射器与摄像机之间的相对位置一定时，由变形的条纹图像便可以重现物体表面形廓，即可以进行三维表面形貌测量。投影条纹法因具有测量速度快、易自动化、柔性好和全场测量的特点，成为国内外三维形貌测量技术研究发展的重点。
常见的投影结构光法有傅立叶变化轮廓
术和位相测量轮廓术。
3.2.5.1傅里叶变化轮廓术
傅里叶变化轮廓术（FTP)相当于在把对
空间信息的处理转化为对频率的处理。其基
本原理是投影条纹于物体表面，摄像机摄取
变形的条纹图，对条纹图进行傅里叶变换、
滤波、逆傅里叶变换的步骤提取条纹相位信
息。条纹的相位信息中包含了物体的形貌信
息。流程图如图6[11]所示。
傅里叶变化轮廓术具有全场、快速的特
点，且能自动判定物体的凸凹，无需指定条
纹级次和采用插值运算就能获得物体的高
度分布，在实时和动态三维面形测量领域具
有广泛的应用前景。但是目前FTP的测量精
度精度还不够高，在实际应用中还存在若干图6 FTP测量流程图
困难，比如不完善相位图无法展开的问题，频谱混叠的影响等。
未来的研究重点是进一步提高FTP的测量精度，克服频谱混叠，不断优化频域滤波和相位展开算法，尽量减少测量过程中外界各种因素的干扰，以满足相关领域对三维面形数据快速、自动、实时获取的要求。
实际上，傅里叶变换光学可借鉴通信原理中的调制与解调的概念加以理解，故FTP的工作原理大致可描述为：
（1）投影在被测物体三维面形(调制信号)表面的光栅结构光场(载波信号)受到调制得到连续分布的变形结构光场(已调信号)，光栅结构光场的相位因此也受到物体三维面形高度分布的调制；
（2）对连续分布的变形结构光场(己调信号)进行摄取(抽样)，获得离散信息送计算机处理，经过离散傅里叶变换、频域滤波、逆傅里叶变换，计算出变形结构光场的相位信息；
（3）根据相位与高度分布之间的映射关系，重建被测物体的三维面形。
3.2.5.2 相位测量轮廓术
相位测量轮廓术(PMP)是以测量投影到物体上的变形条纹像的相位为基础，通过相位与高度的映射关系得到被测物体的三维形貌。
相位测量轮廓术的基本思想：基本思想就是通过多幅相互间有一定相位差的条纹图来计算出相位，再按照相应的相位展开算法就可以精确地得到物体三维面形数据。其优点在于，采用了正弦光栅投影和相移技术，能以较低廉的光学、电子和数字硬件设备为基础，以较高的速度和精度获取和处理大量的三维数据。 4 光学三维测量的发展与应用
图7 三维测量系统（1）美能达VIVID 9i （2）瑞士TESAVISIO （3）瑞
士TRIMOS TR SCAN （4）瑞士cereo （5）德国GOＭ公司ATOS （6）博
维恒信3d Camega人体全身扫描系统（7）博维恒信CS-400 （8）博维恒信
精密五轴系列（9）博维恒信手持3d Camega PCP （10）北京天远
Digimetric
近十几年，基于条纹投影的三维模型测量方法在关键技术和应用上已获得了重大突破，已经形成商品逐渐地应用于工业、医学、航空航天等领域。日本3D
MEDIA公司3DM-FotoMetrics系统可以实现精度高达对象物体尺寸1/150000以上的全自动三维测量，三测量精度≤0.10mm/4m，已在丰田、日产、马自达、佳能等企业应用；德国KaVo公司研制出腔修复治疗车，其治疗过程简便、快捷、舒适；德国GOM公司的Atos系统已在通用、雷诺著名企业中得到成功的应用；意大利布雷西亚大学光电子实验室研制出OPL-3D光栅投影测系统，可快速测量物体的三维点云数据，并能实现多视角的模型数据拼合；瑞士TESA公司发出VISIO等一系列非接触三维测量装置；北京天远开发了三维OKIO扫描系统；北京博维信科技发展有限公司开发出3D CaMega光学三维扫描系统，这其中包括人身扫描系列、精密轴系列、手持系列等等，并成功地应用于医学、汽车工业、质量检测等领域；西安交大模具塑性加工研究所开发了XJTUOM三维光学面扫描系统，并应用在了“天津汽车模具股份公中，可以扫描测量几毫米到几十米的工件和物体，测量幅面大小(从150mm到2m)、测量精测量速度等性能都达到较高水平。国内国外部分发展及应用情况如图7所示[3]。
光学三维测量技术的主要特点是实时性、主动性、适应性好。光学三维测量数据经过简单的处理就可以直接使用，无需复杂的数据后处理，由于无需和被测物体接触，可以在很多复杂环境下应用。
[1] 邵双运. 光学三维测量技术与应用. 现代仪器, 2008.
[2] 罗春红. 基于数字相移条纹投影技术的三维测量, 2003.
[3] 傅世强. 面向光学三维测量的相位展开关键技术研究, 2010.
[4] 姚莉. 针对高光表面物体的三维形状获取技术的研究, 2007.
[5] 何海涛. 复杂面形的光学三维测量相关技术研究, 2005.
[6] 李中伟. 基于数字光栅投影的结构光三维测量技术与系统研究, 2009.
[7] 曲睿. 基于彩色编码方法实现物体的三维轮廓测量, 2008.
[8] 郑刚. 基于数字相移条纹投影三维测量的数据处理方法研究, 2004.
[9] 许平. 提高数字光投影傅里叶变换轮廓术精度的方法研究, 2006.
[10] 苑惠娟. 彩色条纹组合编码三维测量技术研究, 2006.
[11] 刘慧强. 傅里叶变换轮廓术应用问题的研究, 2005.
光学三维测量技术及应用
摘要：随着现代科学技术的发展，光学三维测量已经在越来越广泛的领域起到了重要作用。本文主要对接触式三维测量和非接触式三维测量进行了介绍。着重介绍了光学三维测量技术的各种实现方法及原理。最后对目前光学三维测量的应用进行了简单介绍。
随着科学技术和工业的发展，三维测量技术在自动化生产、质量控制、机器人视觉、反求工程、CAD/CAM以及生物医学工程等方面的应用日益重要。传统的接触式测量技术存在
测量时间长、需进行测头半径的补偿、不能测量弹性或脆性材料等局限性，因而不能满足现代工业发展的需要。。
光学测量是光电技术与机械测量结合的高科技。光学测量主要应用在现代工业检测。借用计算机技术，可以实现快速，准确的测量。方便记录，存储，打印，查询等等功能。
光学三维测量技术是集光、机、电和计算机技术于一体的智能化、可视化的高新技术，主要用于对物体空间外形和结构进行扫描，以得到物体的三维轮廓，获得物体表面点的三维空间坐标。随着现代检测技术的进步，特别是随着激光技术、计算机技术以及图像处理技术等高新技术的发展，三维测量技术逐步成为人们的研究重点。光学三维测量技术由于非接触、快速测量、精度高的优点在机械、汽车、航空航天等制造工业及服装、玩具、制鞋等民用工业得到广泛的应用。 2 三维测量技术方法及分类
三维测量技术是获取物体表面各点空间坐标的技术，主要包括接触式和非接触式测量两大类。如图1所示。
图1 三维测量技术分类
2.1 接触式测量
物体三维接触式测量的典型代表是坐标测量机(CMM，Coordinate Measuring Machine)。CMM是一种大型精密的三坐标测量仪器[1]，它以精密机械为基础，综合应用电子、计算机、光学和数控等先进技术，能对三维复杂工件的尺寸、形状和相对位置进行高精度的测量。
三坐标测量机作为现代大型精密、综合测量仪器，有其显著的优点，包括：
（1）灵活性强，可实现空间坐标点测量，方便地测量各种零件的三维轮廓尺寸及位置参数；（2）测量精度高且可靠；（3）可方便地进行数字运算与程序控制，有很高的智能
化程度。
早期的坐标测量机大多使用固定刚性测头，它最为简单，缺点也很多[2]。主要为（1）测
量时操作人员凭手的感觉来保证测头与工件的接触压力，这往往因人而异且与读数之间很难定量描述；（2）刚性测头为非反馈型测头，不能用于数控坐标测量机上；（3）必须
对测头半径进行三维补偿才能得到真实的实物表面数据。针对上述缺陷，人们陆续开发出各种电感式、电容式反馈型微位移测头，解决了数控坐标测量机自动测量的难题，但测量时测头与被测物之间仍存在一定的接触压力，对柔软物体的测量必然导致测量误差。另外测头半径三维补偿问题依然存在。三维测头的出现可以相对容易地解决测头半径三维补偿的难题，但三维测头仍存在接触压力，对不可触及的表面（如软表面，精密的光滑表面等）无法测量，而且测头的扫描速度受到机械限制，测量效率很低，不适合大范围测量。
2.2 非接触式测量
非接触式测量技术是随着近年来光学和电子元件的广泛应用而发展起来的，其测量基于光学原理，具有高效率、无破坏性、工作距离大等特点，可以对物体进行静态或动态的测量。此类技术应用在产品质量检测和工艺控制中，可大大节约生产成本，缩短产品的研制周期，大大提高产品的质量，因而倍受人们的青睐。随着各种高性能器件如半导体激光器LD、
电荷耦合器件CCD、CMOS图像传感器和位置敏感传感器PSD等的出现，新型三维传感
器不断出现，其性能也大幅度提高，光学非接触测量技术得到迅猛的发展。
非接触式三维测量不需要与待测物体接触，可以远距离非破坏性地对待测物体进行测量。其中，光学非接触式测量是非接触式测量中主要采用的方法。 3 光学非接触式三维测量的概述
光学非接触式三维测量技术根据获取三维信息的基本方法可分为两大类：被动式与主动式。如图2所示[3]。
主动式是利用特殊的受控光源（称为主动光源）照射被测物，根据主动光源的已知结构信息（几何的、物体的、光学的）获取景物的三维信息。被动式是在自然光（包括室内可控照明光）条件下，通过摄像机等光学传感器摄取的二维灰度图像获取物体的三维信息。
图2 光学三维测量方法分类
3.1 光学被动式三维测量
由于被动式没有受控的主动光源，无需复杂的设备，并且与人类的视觉习惯比较接近。被动式测量技术主要用于受环境约束不能使用激光或特殊照明光的场合，或者由于保密需要的军事场合。一般是从一个或多个摄像系统获取的二维图像中确定距离信息，形成三维面形数据，即单目、多目视觉。当从一个摄像系统获取的二维图像中确定信息时，人们必须依赖对于物体形态、光照条件等的先验知识。如果这些知识不完整，对深度的计算可能产生错误。从两个或多个摄像系统获取的不同视觉方向的二维图像中，通过相关或匹配等运算可以重建物体的三维面形。当被测目标的结构信息过分简单或过分复杂，以及被测目标上各点反射率没有明显差异时，这种计算变得更加复杂。
以两个摄像机为例，双摄像机的系统又称为双目视觉系统，双目视觉系统的几何关系是非常简单明确的，但由于遮掩或阴影的影响，被测物体某些部分有可能只出现在立体点对的一个观察点上。有时CCD图像传感器由于能量被物体表面大量吸收而得不到足够的、由
物体反射回来的能量，满足对应点匹配计算的候选点有可能出现假对应。因此，被动三维传感的方法常常用于对三维目标的识别、理解以及用于位置、形态分析，这种方法的系统结构比较简单，目前在机器视觉领域应用广泛。立体视觉的基本几何模型如图3[4]所示。
双目立体视觉(Stereo Vision)根据同一空间点在不同位置的两个相机拍摄的图像中的视差，以及摄像机之间位置的空间几何关系来获取该点的三维坐标值。测量原理如图4[5]所示。一个完整的立体视觉系统通常可分为六大部分，包括：
（1）图像采集。即通过图像传感器如数码相机等获得图像并将其数字化。
（2）摄像机标定。就是通过实验和计算得到摄像机内外等参数。
（3）特征提取。它是指从立体图像对中提取对应的图像特征，以进行后面的处理。
（4）图像匹配。它将同一空间点在不同图像中的映像点对应起来，由此得到视差图像。
（5）三维信息恢复：由相机标定参数和两幅图像像点的视差关系，求出场景点的深度信息，把不同的深度信息量化为不同的灰度值来表示，进而恢复景物的三维信息。
（6）后处理：因恢复的三维信息有不连续性，所以要对恢复出的三维信息
进行后处理。
图3 立体视觉的基本几何模型
图4 双目立体视觉三维测量原理
立体视觉法广泛应用于航空测量、机器人的视觉系统中，双目、多目以及多帧图像序列等立体视觉问题已经成为国际学术研究的重点和热点。
3.2 光学主动式三维测量
目前，主动式光学三维测量测量技术已广泛用于工业检测、反求工程、生物医学、机器视觉等领域。例如，复杂的叶轮和叶片的面形检测，汽车车身的检测，人类口腔牙型测量，整形外科效果评价，用于制鞋CAD的鞋楦三维数据采集，各种实物模型的三维信息记录与仿形等。三维高速度、高精度测量技术将随着测量方法的完善和信息获取与处理技术的改进而进一步发展，在新的更加广阔的研究和应用领域中发挥重要作用。
主动式光学非接触测量技术大体上可分为飞行时间法、主动三角法、莫尔轮廓术、投影结构光法、自动聚焦法、离焦法、全息干涉测量法、相移测量法等。以下对几种主要的方法进行以下简单介绍。
3.2.1 飞行时间法
飞行时间法是基于三维面形对结构光束产生的时间调制，一般采用激光，通过测量光波的飞行时间来获得距离信息，结合附加的扫描装置使光脉冲扫描整个待测对象就可以得到三维数据。飞行时间法以对信号检测的时间分辨率来换取距离测量精度，要得到高的测量精度，测量系统必须要有极高的时间分辨率，常用于大尺度远距离的测量。
3.2.2 干涉法
干涉测量是将一束相干光通过分光系统分成测量光和参考光，利用测量光波与参考光波的相干叠加来确定两束光之间的相位差，从而获得物体表面的深度信息。这种方法测量精度高，但测量范围受到光波波长的限制，只能测量微观表面的形貌和微小位移，不适于大尺度物体的检测。
3.2.3 主动三角法
非接触式测量
非接触式测量的定义 非接触测量是以光电、电磁等技术为基础，在不接触被测物体表面的情况下，得到物体表面参数信息的测量方法。典型的非接触测量方法如激光三角法、电涡流法、超声测量法、机器视觉测量等等。 概况 V-STARS（Video-Simultaneous Triangulation and Resection System）系统是美国GSI公司研制的工业数字近景摄影三坐标测量系统。该系统主要具有三维测量精度高（相对精度可达1/20万）、测量速度快和自动化程度高和能在恶劣环境中工作（如热真空）等优点，是目前国际上最成熟的商业化工业数字摄影测量产品。 该系统是基于数字摄影的大尺寸三坐标测量系统，也称为工业摄影测量系统（Industrial Photogrammetry System）、数字近景摄影测量系统、数字近景摄影视觉测量系统、数字摄影三维测量系统、三维光学图像测量系统（3D Industrial Measurement System）。 它通过V-STARS软件(如图3)处理采集好的照片来得到待测点的三维坐标，而这些照片是用一个高精度的专业相机（如美国GSI公司的INCA3相机），通过在不同的位置和方向，对同一物体进行拍摄所获取的，V-STARS软件会自动处理这些照片，通过图像匹配等处理及相关数学计算后得到待测点精确的三维坐标。一旦处理完毕,被测对象的三维数据将会进入到坐标系统中,就好像以前测量过或者处理过一样。如果需要的话,V-STARS 软件还内置了分析工具,三维数据可以被输出。这些被测量的物体一般是事先手动贴上回光反射标志，或者是通过投点器投射上点，或者是探测棒上的点。 技术特点 （1）高精度：单相机系统在10m范围内测量精度可以达到0.08mm，而双相机系统则可以达到0.17mm； （2）非接触测量：光学摄影的测量方式，无需接触工件； （3）测量速度快：单相机几分钟即可完成大量点云测量，双相机实时测量； （4）可以在不稳定的环境中测量（温度，震动）：测量时间短受温度影响小，双相机系统可以在不稳定环境中测量； （5）特别适合狭小空间的测量：只要0.5m空间即可拍照、测量； （6）数据率高，可以方便获取大量数据：像点由计算机软件自动提取并量测，测量1000个点的速度几乎与10个点的一样；
光学非接触式三维测量技术_图文
光学非接触式三维测量技术_图文 光学三维测量技术及应用 摘要：随着现代科学技术的发展，光学三维测量已经在越来越广泛的领域起到了重要作用。本文主要对接触式三维测量和非接触式三维测量进行了介绍。着重介绍了光学三维测量技术的各种实现方法及原理。最后对目前光学三维测量的应用进行了简单介绍。 随着科学技术和工业的发展，三维测量技术在自动化生产、质量控制、机器人视觉、反求工程、CAD/CAM以及生物医学工程等方面的应用日益重要。传统的接触式测量技术存在 测量时间长、需进行测头半径的补偿、不能测量弹性或脆性材料等局限性，因而不能满足现代工业发展的需要。。 光学测量是光电技术与机械测量结合的高科技。光学测量主要应用在现代工业检测。借用计算机技术，可以实现快速，准确的测量。方便记录，存储，打印，查询等等功能。 光学三维测量技术是集光、机、电和计算机技术于一体的智能化、可视化的高新技术，主要用于对物体空间外形和结构进行扫描，以得到物体的三维轮廓，获得物体表面点的三维空间坐标。随着现代检测技术的进步，特别是随着激光技术、计算机技术以及图像处理技术等高新技术的发展，三维测量技术逐步成为人们的研究重点。光学三维测量技术由于非接触、快速测量、精度高的优点在机械、汽车、航空航天等制造工业及服装、玩具、制鞋等民用工业得到广泛的应用。 2 三维测量技术方法及分类 三维测量技术是获取物体表面各点空间坐标的技术，主要包括接触式和非接触式测量两大类。如图1所示。 图1 三维测量技术分类 2.1 接触式测量 物体三维接触式测量的典型代表是坐标测量机(CMM，Coordinate Measuring Machine)。CMM是一种大型精密的三坐标测量仪器[1]，它以精密机械为基础，综合应用电子、计算机、光学和数控等先进技术，能对三维复杂工件的尺寸、形状和相对位置进行高精度的测量。 三坐标测量机作为现代大型精密、综合测量仪器，有其显著的优点，包括： （1）灵活性强，可实现空间坐标点测量，方便地测量各种零件的三维轮廓尺寸及位置参数；（2）测量精度高且可靠；（3）可方便地进行数字运算与程序控制，有很高的智能 化程度。
光学非接触式三维测量技术
光学三维测量技术及应用 摘要：随着现代科学技术的发展，光学三维测量已经在越来越广泛的领域起到了重要作用。本文主要对接触式三维测量和非接触式三维测量进行了介绍。着重介绍了光学三维测量技术的各种实现方法及原理。最后对目前光学三维测量的应用进行了简单介绍。 1 引言 随着科学技术和工业的发展，三维测量技术在自动化生产、质量控制、机器人视觉、反求工程、CAD/CAM以及生物医学工程等方面的应用日益重要。传统的接触式测量技术存在测量时间长、需进行测头半径的补偿、不能测量弹性或脆性材料等局限性，因而不能满足现代工业发展的需要。。 光学测量是光电技术与机械测量结合的高科技。光学测量主要应用在现代工业检测。借用计算机技术，可以实现快速，准确的测量。方便记录，存储，打印，查询等等功能。 光学三维测量技术是集光、机、电和计算机技术于一体的智能化、可视化的高新技术，主要用于对物体空间外形和结构进行扫描，以得到物体的三维轮廓，获得物体表面点的三维空间坐标。随着现代检测技术的进步，特别是随着激光技术、计算机技术以及图像处理技术等高新技术的发展，三维测量技术逐步成为人们的研究重点。光学三维测量技术由于非接触、快速测量、精度高的优点在机械、汽车、航空航天等制造工业及服装、玩具、制鞋等民用工业得到广泛的应用。 2 三维测量技术方法及分类 三维测量技术是获取物体表面各点空间坐标的技术，主要包括接触式和非接触式测量两大类。如图1所示。 图1 三维测量技术分类
2.1 接触式测量 物体三维接触式测量的典型代表是坐标测量机(CMM，Coordinate Measuring Machine)。CMM是一种大型精密的三坐标测量仪器[1]，它以精密机械为基础，综合应用电子、计算机、光学和数控等先进技术，能对三维复杂工件的尺寸、形状和相对位置进行高精度的测量。 三坐标测量机作为现代大型精密、综合测量仪器，有其显著的优点，包括：（1）灵活性强，可实现空间坐标点测量，方便地测量各种零件的三维轮廓尺寸及位置参数；（2）测量精度高且可靠；（3）可方便地进行数字运算与程序控制，有很高的智能化程度。 早期的坐标测量机大多使用固定刚性测头，它最为简单，缺点也很多[2]。主要为（1）测量时操作人员凭手的感觉来保证测头与工件的接触压力，这往往因人而异且与读数之间很难定量描述；（2）刚性测头为非反馈型测头，不能用于数控坐标测量机上；（3）必须对测头半径进行三维补偿才能得到真实的实物表面数据。针对上述缺陷，人们陆续开发出各种电感式、电容式反馈型微位移测头，解决了数控坐标测量机自动测量的难题，但测量时测头与被测物之间仍存在一定的接触压力，对柔软物体的测量必然导致测量误差。另外测头半径三维补偿问题依然存在。三维测头的出现可以相对容易地解决测头半径三维补偿的难题，但三维测头仍存在接触压力，对不可触及的表面（如软表面，精密的光滑表面等）无法测量，而且测头的扫描速度受到机械限制，测量效率很低，不适合大范围测量。 2.2 非接触式测量 非接触式测量技术是随着近年来光学和电子元件的广泛应用而发展起来的，其测量基于光学原理，具有高效率、无破坏性、工作距离大等特点，可以对物体进行静态或动态的测量。此类技术应用在产品质量检测和工艺控制中，可大大节约生产成本，缩短产品的研制周期，大大提高产品的质量，因而倍受人们的青睐。随着各种高性能器件如半导体激光器LD、电荷耦合器件CCD、CMOS图像传感器和位置敏感传感器PSD等的出现，新型三维传感器不断出现，其性能也大幅度提高，光学非接触测量技术得到迅猛的发展。 非接触式三维测量不需要与待测物体接触，可以远距离非破坏性地对待测物体进行测量。其中，光学非接触式测量是非接触式测量中主要采用的方法。 3 光学非接触式三维测量的概述 光学非接触式三维测量技术根据获取三维信息的基本方法可分为两大类：被动式与主动式。如图2所示[3]。 主动式是利用特殊的受控光源（称为主动光源）照射被测物，根据主动光源的已知结构信息（几何的、物体的、光学的）获取景物的三维信息。被动式是在自然光（包括室内可控照明光）条件下，通过摄像机等光学传感器摄取的二维灰度图像获取物体的三维信息。
美国NANOVEA公司的三维非接触式表面形貌仪
美国NANOVEA公司的三维非接触式表面形貌仪 一、 产品简介 美国NANOVEA公司是一家全球公认的在微纳米尺度上的光学表面轮廓测量技术的领导者，生产的三维非接触式表面形貌仪是目前国际上用在科学研究和工业领域最先进表面轮廓测量设备，采用目前国际最前端的白光轴向色差原理（性能优于白光干涉轮廓仪与激光干涉轮廓仪）对样品表面进行快速、重复性高、高分辨率的三维表面形貌、关键尺寸测量、磨损面积、磨损体积、粗糙度等参数的测量。 二、产品分类 该公司的三维非接触式表面形貌仪主要有4款：JR25、PS50、ST400与HS1000（区别见技术参数）： JR25便携式三维表面轮廓仪： 野外操作或不可拆卸部件的理想选择 ·便携式表面形貌仪 ·结构紧凑，性价比高 ·替代探针式轮廓仪和干涉式轮廓仪 ·应用范围广 ·测量范围：25mm×25mm PS50表面轮廓仪： 科研单位与资金不足企业的最佳选择 ·性价比高 ·结构紧凑
·替代探针式轮廓仪和干涉式轮廓仪 ·应用范围广 ·测量范围：50mm×50mm ST400表面轮廓仪： ·应用范围广 ·适合大样品的测试 ·测量范围：150mm×150mm ·360 O旋转工作台 ·带彩色摄像机（测量前可自动识别特征区域） HS1000表面轮廓仪： ·适用于高速超快自动测量场合 ·超高的扫描速度（可达1m/s，数据采集频率可达 31KHz，最高可达324KHz） ·能保证超高平整度和稳定性（花岗石平台） 三、测量原理简介：
Nanovea 公司的三维非接触式表面形貌测量仪采用的是国际最前端的白光轴向色差技术技术实现先进的高分辨率的三维图像扫描与表面形貌测量。 ?利用白光点光源，光线经过透镜后产生色差，不同波长的光分开后入射到被测样品上。 ? 位于白光光源的对称位置上的超灵敏探测器系统用来接收经被测样品漫反射后的光。 ?根据准共聚焦原理，探测器系统只能接收到被测物体上单点反射回来的特定波长的光，从而得到这个点距离透镜的垂直距离。 ? 这个点为点光源与传感器所在的直线的中垂线与样品的交点。 ?再通过点扫描的方式以S路径获得物体的三维表面形貌特征。 ?最后将采集的数据交给专业的三维处理软件进行各种表面参数的分析。 ?软件能够自动获取用户关心的表面形貌参数。 四、 产品技术优势 1．采用国际最前端的白光轴向色像差技术，可获得最小2nm的分辨率 2．测量具有非破坏性，测量速度快，精确度高 3．测量范围广，可测透明、金属材料，半透明、高漫反射，低反射率、抛光、粗糙材料(金属、玻璃、木头、合成材料、光学材料、塑料、涂层、涂料、漆、纸、皮肤、头发、牙齿…)； 4．适合测量高坡度高曲折度的材料表面（最高坡度为86o,接近垂直） 5．不受样品反射率的影响 6．不受环境光的影响 7．测量简单，样品无需特殊处理
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光学三维测量技术综述 1．引言 客观景物三维信息的获取是计算机辅助设计、三维重建以及三维成像技术中的基础环节，被测物体的三维信息的快速、准确的获得在虚拟现实、逆向工 程、生物与医学工程等领域有着广泛的应用[1]。 三维测量方法总的包括两大类，接触式以及非接触式。如图所示。 图三维测量方法分类 接触式的三维测量方法到目前为止已经发展了很长一段时间，这方面的技术理论已经非常完善和成熟，所以，在实际的测量中会有比较高的准确性。但 是尽管如此，依然会有一些缺点[2]： (1) 在测量过程中，接触式测量必须要接触被测物体，这就很容易造成被测物体表面的划伤。 (2) 接触式测量设备在经过长时间的使用之后，测量头有时会出现形变现象，这无疑会对整个测量结果造成影响。 (3) 接触式测量要依靠测量头遍历被测物体上所有的点，可见，其测量效率还是相当低的。 接触式三维测量技术发展已久，应用最广泛的莫过于三坐标测量机。该方法基于精密机械，并结合了当前一些比较先进技术，如光学、计算机等。并且该方法现在已经得到了广泛的应用，特别是在一些复杂物体的轮廓、尺寸等信息的精确测量上。在测量过程中，三坐标测量机的测量头在世界坐标系的三个坐标轴上都可以移动，而且测量头可以到达被测物体上的任意一个位置上，只要测量头能到达该位置，测量机就可以得到该位置的坐标，而且可以达到微米级的测量精度。但由于三坐标机测量系统成本较高，加之上述的一些缺点，广泛应用还不太现实。
非接触式三维测量技术一般通过利用磁学、光学、声学等学科中的物理量测量物体表面点坐标位置。核磁共振法、工业计算机断层扫描法、超声波数字化法等非光学的非接触式三维测量方法也都可以测量物体的内部及外部结构的表面信息，且不需要破坏被测物体，但是这种测量方法的精度不高。而光学三维轮廓测量由于其非接触性、高精度与高分辨率,在CAD /CAE、反求工程、在线检测与质量保证、多媒体技术、医疗诊断、机器视觉等领域得到日益广泛的 应用,被公认是最有前途的三维轮廓测量方法[3]。由于光不能深入物体内部，所 以光学三维测量只能测量物体表面轮廓，因此，本文中所言光学三维测量即指光学三维轮廓测量，此后不再单独解释。 光学三维测量技术总体而言可以分为主动式光学三维测量和被动式光学三维测量，根据具体的原理又可以分为双目立体视觉测量法、离焦测量法、飞行时间法、激光三角法、莫尔轮廓术和结构光编码法等。下面就刚刚提到的几种光学三维测量技术的原理进行逐一讲解。 2.测量原理 被动式光学三维测量 双目立体视觉测量法 双目成像采用视觉原理来获得同一场景的2幅不同图像。通过对物体上同一点在2幅图像上的2个像点的匹配和检测,可以得到该点的坐标信息。测量原理如图所示。设摄像机基线长为B,视差定义为D= P1- P2,其中P1、P2为空间点W(X,Y,Z)在2像面上的投影点,则由几何关系可得Z=Bf/ D。计算出物点的深度坐标后,其它2个坐标可以通过简单的几何透视关系得出。双目视觉成像原理简单,但由于需要在两幅图像中寻找对定点的匹配,实际计算过程较为复杂。 图双目立体视觉法三维测量原理图
光学三维测量技术与应用
光学三维测量技术 1. 引言 人类观察到的世界是一个三维世界, 尽可能准确和完备地获取客观世界的三维信息才能尽可能准确和完备地刻画和再现客观世界。对三维信息的获取和处理技术体现了人类对客观世界的把握能力,因而从某种程度上来说它是体现人类智慧的一个重要标志。 近年来, 计算机技术的飞速发展推动了三维数字化技术的逐步成熟, 三维数字化信息获取与处理技术以各种不同的风貌与特色进入到各个不同领域之中 [1]:在工业界, 它已成为设计进程中的一环, 凡产品设计、模具开发等, 无一不与三维数字化测量有着紧密的结合; 虚拟现实技术需要大量景物的三维彩色模型数据, 以用于国防、模拟训练、科学试验; 大量应用的三坐标测量机和医学上广泛应用的 CT 机和 MRI 核磁共振仪器,也属于三维数字化技术的典型应用;文化艺术数字化保存(意大利的古代铜像数字化、中国的古代佛像数字化、古文物数字化保存、 3D 动画的模型建构(电影如侏罗纪公园、太空战士、医学研究中的牙齿、骨头扫描, 甚至人类学的考古研究等, 都可运用三维扫描仪快速地将模型扫描、建构; 而随着宽频与计算机速度的提升, Web 3D的网络虚拟世界将更为普及,更带动了三维数字化扫描技术推广到商品的电子商务、产品简报、电玩动画等, 这一切都表明未来的世界是三维的世界。 目前, 有很多种方法可用来获取目标物体的三维形状数据, 光学三维测量技术(Optiacl Three-dimensional Measurement Techniques因为其“非接触”与“全场”的特点,是目前工程应用中最有发展前途的三维数据采集方法。光学三维测量技术是二十世纪科学技术飞速发展所催生的丰富多彩的诸多实用技术之一, 它是以现代光学为基础, 融光电子学、计算机图像处理、图形学、信号处理等科学技术为一体的现代测量技术。它把光学图像当作检测和传递信息的手段或载体加以利用, 其目的是从图像中提取有用的信号, 完成三维实体模型的重构 [2]。随着激光技术、精密计量光栅制造技术、计算机技术以及图像处理等高新技术的发展, 以及不断推出的高
镜面反射物体光学三维测量技术研究
中腰分类号：ＴＮ２４７密缀：单悦代号：ｌＬ９０３ 々ｅ：０２７２０４６４ 上海大学＠／；ｌｉｔ硕士学位论文ＳＨＡＮＧＨＡｌＵＮＩＶＥＲＳｌＴＹ ＭＡＳＴＥＲ’ＳＴＨＥＳＩＳ 题｛镜面反射物体光学三维测 日量技术研究 作看陶蓬 学科专业精密仪器及机械 导师竖堑里 完成日期２００５．０６
第一章：概述 １．１课题的研究意义 “镜面反射物体光学三维测量技术研究（Ｒｅｓｅａｒｃｈ（）ｎＯｐｔｉｃａｌＴｈｒｅｅ—ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌＭｅａｓｕｒｅｍｅｎｔＴｅｃｈｎｉｑｕｅｆｏｒＳｐｅｃｕｌａｒＯｂｊｅｃｔｓ）”试图以光学方岳为手段，实现镜面反射物体（ＳｐｅｃｕｌａｒＯｂｊｅｃｔｓ）三维面形的快速测量与重建。 １９７０年代以来，光学三维测量技术以其高精度、高效率和非接触性（Ｎｏｎ—Ｃｏｎｔａｃｔ）的优点，已经在工业及民用领域得到广泛的应用和发展¨１２ｌ。首先，在工业领域，光学三维测量技术的作用是为先进制造业服务，担负起保证产品质量和提高生产效率的重任。特别是在航天航空工业、汽车制造业中，其应用可贯穿于从产品开发到制造，以及质量控制的整个生产过程；具体如在ｃＡＤ／ｃＡＭ／ｃＡＥ（计算机辅助设计／制造／工程）中替代接触式测量，用于构建逆向工程（ＲｅｖｅｒｓｅＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ）系统，为产品开发和仿真加工制造提供一一种理想的设计手段。其次，在非工业领域亦有广阔的市场空间，比如①在多媒体技术及虚拟现实技术Ｉ３Ｉ中的应用、②在医疗诊断｜４】及人类学Ｉ５Ｉ中的应用等等。 但是，现有光学三维测量主流技术及其设备主要针对的是漫反射物体（ＤｅｆｕｓｅｄＯｂｊｅｃｔｓ）的三维测量，而难以有效地测量镜面物体。而在实际应用中，大量被测物体的表面性质为镜面反射。特别是在工业领域，镜面反射物体更是占有较大比重。例如，抛光模具等精加工零部件、某些表面涂镀零件（如喷镀汽车覆盖件）、某些玻璃及塑料制品以及印刷线路板的焊点等，其表 图１－１工业中常见的镜面反射物体 （ａ）喷镀车身（ｂ）印刷线路板的焊点（ｃ）抛光模具（ｄ）精加Ｔ零部件 面性质均为镜面反射。图１．１是工程中常见的镜面反射物体。目前，对于这类零件的三维检测一般采用两种办法： 其一，呆用传统的坐标测量机（ＣＭＭ）等接触式测量设备，速度很慢； 其二，喷涂其表面，改变其反射特性为漫反射后用光学方法测量【１１，这种方法削弱了光学测量方法的非接触优点。 事实上，镜面物体的光学三维测量技术研究已严重滞后于需求的快速增氏，对其研究具有重要的科学技术价值。从实用性的角度，该技术研究来源自２２程中的实际需求，其成果必然具有良好的应用前景；从技术角度，其意义在于镜面反射物体的光学三维测量已经成为工程测量领域中一个亟待解决的技术难题，对其开展研究，有助于丰富光学三维测量领域中的知识成果，从而拓宽光学三维测量技术的应用领域。
(完整word版)三维激光扫描测量技术及其在测绘领域的应用
三维激光扫描测量技术及其在测绘领域的应用 三维信息获取技术,也称为三维数字化技术。它研究如何获取物体表面空间坐标,得到物体三维数字化模型的方法。这一技术广泛应用于国民经济和社会生活的许多领域,如在自动化测控系统中,可以测微小、巨大、不规则等常规方法难以测量物体。 随着信息技术研究的深入及数字地球、数字城市、虚拟现实等概念的出现，人们对空间三维信息的需求更加迫切。基于测距测角的传统工程测量方法，在理论、设备和应用等诸多方面都已相当成熟，新型的全站仪可以完成工业目标的高精度测量，GPS可以全天候、一天24小时精确定位全球任何位置的三维坐标，但它们多用于稀疏目标点的高精度测量。随着传感器、电子、光学、计算机等技术的发展，基于计算机视觉理论获取物体表面三维信息的摄影测量与遥感技术成为主流，但它在由三维世界转换为二维影像的过程中，不可避免地会丧失部分几何信息，所以从二维影像出发理解三维客观世界，存在自身的局限性。因此，上述获取空间三维信息的手段难以满足应用的需求，如何快速、有效地将现实世界的三维信息数字化并输入计算机成为解决这一问题的瓶颈。三维激光测量技术的出现和发展为空间三维信息的获取提供了全新的技术手段，为信息数字化发展提供了必要的生存条件。20世纪90年代，随着三维激光扫描测量装置在精度、速度、易操作性、轻便、抗干扰能力等性能方面的提升及价格的逐步下降，它在测绘领域成为研究的热点，应用领域不断扩展，逐步成为快速获取空间实体三维模型的主要方式之一。
使用国产地面激光扫描仪扫描的输电线三维模型 三维激光扫描测量技术的特点 三维激光扫描测量技术克服了传统测量技术的局限性，采用非接触主动测量方式直接获取高精度三维数据，能够对任意物体进行扫描，且没有白天和黑夜的限制，快速将现实世界的信息转换成可以处理的数据。它具有扫描速度快、实时性强、精度高、主动性强、全数字特征等特点，可以极大地降低成本，节约时间，而且使用方便，其输出格式可直接与CAD、三维动画等工具软件接口。目前，生产三维激光扫描仪的公司有很多，它们各自的产品在测距精度、测距范围、数据采样率、最小点间距、模型化点定位精度、激光点大小、扫描视场、激光等级、激光波长等指标会有所不同，可根据不同的情况如成本、模型的精度要求等因素进行综合考虑之后，选用不同的三维激光扫描仪产品。
非接触式测量技术
目录 摘要 (1) 1 引言 (1) 2 非接触式测量技术简介 (1) 2.1 非接触式测量方法的定义 (1) 2.2 非接触式测量方法的分类 (2) 3 非接触测量技术发展的现状 (2) 3.1 光学法 (2) 3.1.1 结构光法 (2) 3.1.2 激光三角法 (3) 3.1.3 激光测距法 (4) 3.1.4 光学干涉法 (5) 3.1.5 图像分析法 (6) 3.2 非光学法 (7) 3.2.1 声学测量法 (7) 3.2.2 磁学测量法 (8) 3.2.3 X射线扫描法 (9) 3.2.4 电涡流测量法 (10) 3.3 非接触测量技术存在的不足和总结 (11) 4 非接触式机器人测量系统 (11) 5 非接触测量技术在船体分段测量中的应用 (14) 5.1 非接触测量技术在船厂的应用情况 (14) 5.2 船体分段测量方法介绍 (14) 5.2.1 传统测量方法系统 (14) 5.2.2 激光经纬仪测量系统 (14) 5.2.3 近景摄影测量系统 (15) 5.2.4 全站仪测量系统 (17) 5.2.5 三维扫描测量系统 (18) 5.3 测量方法的比较 (19) 6 非接触测量技术的发展趋势 (21) 7 结束语 (21) 参考文献 (22)
摘要 非接触测量方法以光电、电磁、超声波等技术为基础，在仪器的感受元件不与被测物体表面接触的情况下，即可获取被测物体的各种外表或内在的数据特征。详细阐述了部分常用的光学法和非光学法测量技术及相应的测量仪器，并结合船体分段测量方法说明了这些非接触测量方法的原理、优缺点、精度及适用范围，指出了未来非接触测量技术的发展趋势。 关键词：非接触测量; 光学法; 非光学法；船体分段 1 引言 开展船体分段测量技术研究的意义在于首先它是实现分段无余量对接的保证,可以大大缩短分段吊装搭接的船台占用时间,其次采用这项技术有助于实现船舶建造的信息流闭环,以及生产状态下的船体建造的“动态虚拟装配”。最后精确、快速、可靠的船体分段测量技术的突破有助于提升我国造船企业的国际竞争力[1]。 建造精度直接影响船舶建造的总周期,建造质量也将影响后道工序的质量,影响船舶的航运性能。船体建造的精度控制技术是以船体建造精度标准为基本准则,通过科学的管理方法与先进工艺手段,对船体零部件、分段和全船舰装件进行尺寸精度控制,最大限度的减少船台船坞修整工作量,并为提高预舶装率、降低涂装破损率创造有利条件。它对保证船体建造质量、缩短造船周期、提高生产效率等诸多方面都有不容置疑的作用,是船舶建造技术的重要组成部分。推进造船精度控制技术需要更加完善的管理体制与先进的测量手段。因此,对先进测量手段的研究具有重要意义。测量方法包括传统测量方法和非接触式测量方法。随着计算机科学的发展，非接触式测量技术逐渐成为研究热点。 2 非接触式测量技术简介 2.1 非接触式测量方法的定义 非接触测量[2]是以光电、电磁、超声波等技术为基础，在仪器的感受元件不与被测物体表面接触的情况下，得到物体表面参数信息的测量方法。
光学三维测量技术综述
光学三维测量技术综述 1．引言 客观景物三维信息的获取是计算机辅助设计、三维重建以及三维成像技术中的基础环节，被测物体的三维信息的快速、准确的获得在虚拟现实、逆向工程、 生物与医学工程等领域有着广泛的应用[1]。 三维测量方法总的包括两大类，接触式以及非接触式。如图 1.1 所示。 图1.1 三维测量方法分类 接触式的三维测量方法到目前为止已经发展了很长一段时间，这方面的技术理论已经非常完善和成熟，所以，在实际的测量中会有比较高的准确性。但是尽 管如此，依然会有一些缺点[2]： (1) 在测量过程中，接触式测量必须要接触被测物体，这就很容易造成被测物体表面的划伤。 (2) 接触式测量设备在经过长时间的使用之后，测量头有时会出现形变现象，这无疑会对整个测量结果造成影响。 (3) 接触式测量要依靠测量头遍历被测物体上所有的点，可见，其测量效率还是相当低的。 接触式三维测量技术发展已久，应用最广泛的莫过于三坐标测量机。该方法基于精密机械，并结合了当前一些比较先进技术，如光学、计算机等。并且该方法现在已经得到了广泛的应用，特别是在一些复杂物体的轮廓、尺寸等信息的精确测量上。在测量过程中，三坐标测量机的测量头在世界坐标系的三个坐标轴上都可以移动，而且测量头可以到达被测物体上的任意一个位置上，只要测量头能到达该位置，测量机就可以得到该位置的坐标，而且可以达到微米级的测量精度。但由于三坐标机测量系统成本较高，加之上述的一些缺点，广泛应用还不太现实。 非接触式三维测量技术一般通过利用磁学、光学、声学等学科中的物理量测量物体表面点坐标位置。核磁共振法、工业计算机断层扫描法、超声波数字化法
非接触测量
https://www.360docs.net/doc/0c16460313.html, 光学应变测量系统的研究现状与展望 李娜1,金霞2 南京航空航天大学机电学院（南京） 210016 fengtingyuexie@https://www.360docs.net/doc/0c16460313.html, 摘要: 随着科学技术的发展,应变测量技术已为公众所瞩目,而光学测量技术应用到应变测量中则成为国内外学者关注的重心。文中分析了目前国内外光学测量技术在应变测量方面的研究现状及研究动态。并结合作者在应变测量计算方面的实践经验以及对金属塑性加工领域的了解,提出了光学测量技术在力学测量方面进一步的研究方向。 关键词: 光学测量技术应变测量塑性加工 中图分类号: TH823 1.引言 测量是将一个预定的标准与一个未知量进行定量比较的过程或结果。为使该结果具有一定的意义，在测量过程中必须符合两个条件：（a）标准必须是精确的已知量，并为国际上所公认；（b）用来进行这种比较的设备和程序必须能被证明为正确的。为了能够进行统一的定量比较，已建立长度、质量、时间的标准以及由这些基本单位导出的标准。测量通常有两种方法：（a）与基准或标准进行直接比对；（b）通过一个标定系统与标准进行间接比对[1]。 在金属板材塑性加工中,确定在变形中的实际应力分布是必须的。对应力分布进行评估就称之为应力分析,它包括应力的大小和方向。就应力分析而言,应力不能直接进行测量,但可以间接地通过对变形或应变的测量而获得数据[2]。故测量技术成为影响板材应力分布准确性的一个重要因素。 随着科学技术的不断发展，测量技术也随着新的物理原理、新的技术成就的不断引入而获得长足发展。对机械量的测量也由过去的机械式测量发展为光学式测量。将光学测量技术应用到金属塑性加工中应变测量方面具有重大意义. 2.工具显微镜法[3] 通常,金属板材在经过单拉、双拉等冲压工艺后,将会发生塑性变形,为了研究板材在变形中的实际应力分布,就采用网格分析法,即通过研究网格(通常是圆形网格或者方形网格)在变形前后几何量的变化,来确定板材变形后的应变,进而确定板料的实际应力分布,从而进行工艺分析、对有限元仿真模拟进行验证等.实验室最常用的做法就是通过工具显微镜,测量圆形网格变形前后直径的变化,来计算主应变。 如图1所示，在使用读数显微镜对试件上选定的椭圆网格进行测量时，要将试件位置调整到网格线最清晰为止，并要求视线垂直于被测椭圆的长轴或短轴，同时显微镜上的刻线也要垂直于被测椭圆的长轴或短轴并与被测椭圆的外边缘相切（注意每次相切的状况要一致）。但是被测椭圆的长轴和短轴实际上是个弧形，光学仪器所测数据是其投影长度。因两者相差甚微,故以投影长度代替真实长度。
利用光学方法对液体表面张力的非接触式测量
２００８年１月西安邮电学院学报Ｊａｎ．２００８第１３卷第１期ＪＯＵＲＮＡＬＯＦＸＩ’ＡＮＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹＯＦ嘲ＡＮＤＴＥＬＥＣＯＭＭＵＮＩＣＡＴＩＯＮＳＶ０１．１３Ｎｏ．１利用光学方法对液体表面张力的非接触式测量 董军 （西安邮电学院电子与信息工程系，陕西西安７１０１２１） 摘要：实验上对频率为几百赫兹的低频液体表面波进行了研究，得到了清晰稳定的衍射条纹。理论上对这一现象进行了分析，得出了衍射条纹角宽度与表面波波长之间的解析关系式。根据流体力学中的色散关系可知，利用实验测量所得的表面波波长，可以得到液体表面张力。因此，本文建立了一种用来实时、无损测量液体表面张力的方法。 关键词：液体表面波；色散关系；表面张力 中图分类号：０４３６．１文献标识码：Ａ文章编号：１００７—３２６４（２００８）０１—０１４１—０３ 自上世纪６０年代激光问世以后，由于其在测量方面具有快速，实时等特性，很快人们就将激光用作信息载体，来对液体表面波ＬＳＷ（ＬｉｑｕｉｄＳｕｒｆａｃｅｗａｖｅ）进行研究Ｌ１＿６Ｊ。’对液体进行研究，目的就是要获取液体的物理参量，例如表面张力，粘滞系数等等。实际上，对表面张力的测量有很多方法，常见的有ＷｉｌｌｈｅｌｍｙＰｌａｔｅ方法、滴定法、毛细管法等，但大多都属于静态的测量方法，测量中与液体有一定的接触，并且不能对液体表面张力进行实时性测量。 在我们对动态液体表面进行实验研究时发现，周期性振动的液体表面对入射光有调制作用，可以形成衍射图样。因此，就有可能通过这种非接触式方法，根据所得到的衍射图样来研究液体物理参量。本文就是利用液体表面波对入射光波的衍射效应，来对液体进行研究。实验研究表明，液体表面波可视为一位相型光栅，表面波波长即为光栅常数，改变表面波频率，就可以得到实时变频光栅。因此，利用液体表面光栅及流体色散关系可以对液体表面张力进行实时测量。 １实验装置 实验装置及实验原理图如图ｌ所示。实验装置由四部分组成：低频信号发生器，样品池，激光光源，光电数据采集和数据处理系统。 （ａ）实验装置图 Ｃｏ）买验原理圈 图１实验装置及原理图 低频信号发生器输出的信号驱动表面声波激发器，在液体表面上产生表面声波。该液体表面波可以看作位相型光栅。表面声波激发器固定在一个可以上下左右调节位置的支架上。以调节声波波源与 收稿日期：２００７—０５—０８ 基金项目：西安邮电学院中青年科研基金项目（１０１—０４２４）。 作者简介：董军（１９８１一），男，安徽金寨人，西安邮电学院电子与信息工程系助教。 万方数据
像差检测-光学测量Word版
§5-3象差测量 概述 光学系统成象质量的好坏，是最后评定此光学系统优劣的主要标准。 影响象质的因素有： ① 设计水平：校正象差的完善程度 ② 加工水平：加工误差、装配误差、材料误差 ③ 杂光 几何象差与光学设计密切联系 误差测量与物光联系密切 §5-3-1 二次截面法（哈特曼法）测几何象差 1900—1904年由德国哈特曼提出，利用几何光学概念，找出这些光线经光学系统后的空间位置。 一、 原理 用区域光阑将不同孔径的光分开 1、 轴向象差 ① 球差 区域光阑（哈特曼光阑） 小孔直径')4001~1001(f =Φ ②位置色差 2、 垂轴象差 ① 象散 轴外球差曲线 d b b b S sn sn sn sn 2 11+= d b b b S tn tn tsn tn 211 += ② 场曲 d b b b S s d s b b n n n n n n n n 2 112 1+=→-=
③ 慧差 子午慧差 C 1G 1=PA=RG 2=a 1 PB=PA+AB=a 1+AB d S R C PB t =2 d s a a AB a d S R C AB a t t =++==+21121 AB=-Kt=12 1a s d a a t -+ 1 2 1211)(a S d a a AB S a a ABd d a t t -+=+=+ t t S d a a a K 2 11'+- = 弧矢慧差一般不测量（只在大视场时测量） t s K K 3 1'= 哈特曼法无法测畸变，因光轴无法确定，因而也不能测倍率色差。 二、 测量装置及注意事项 1、 装置：阿斯卡 光具座 2、 调整及注意事项 ① 平行光管小孔校正在物镜焦平面上，转臂在轴向位置 ② 根据物镜相对孔径选择区域光阑小孔直径，一般Φ=（1/100~1/400）f'小一些好，但太小衍射严重，光斑反而大。 ③ 使被测物镜光轴和平行光管光轴重合（光束法线转动物镜法） ④ 确定E 1位置，一般'5 1 ,'71f S d f n n =-=σ ⑤ 确定曝光时间 ⑥ 测轴外象差时，使斜光束对称中心线和米字孔光阑中心孔重合，为此要纵向移动物镜，保证每一视场哈特曼光阑中心孔通过的光束通过被测物镜入瞳，同时相应移动E 1和E 2（两者精确相等）。 三、 测量误差分析
三维立体图测绘技术及数据处理
三维立体图测绘技术及数据处理 摘要: 经典的地形测绘一般是测绘平面图，地形起伏部分采用等高线表达。随着 数字化时代的到来，我国勘测设计工作已全面进入 CAD。由于测绘技术的进步， 设计人员必然越来越多地提出了三维立体图的测绘需求。本文以建筑工程测量为例，实现数据的批量展点并生成三维建筑立体图的 AutoCAD 二次开发技术路线和实现方法。在汶川县映秀镇漩口中学 5. 12 地震文物遗址的三维立体图测绘中得 到了较好的应用。 关键词: 三维立体图测绘; AutoCAD 二次开发; 建筑结构节点建模 引言 二维地图在应用方面存在许多不足，首先是难以进行三维的量算与分析，空 间物体在二维地图上只能是其投影的反映。对三维空间的表示也不是很直观， 对工程设计与规划都会有一定困难。数字地图的发展解决了纸制地图的部分问题，而三维数字地形图的发展则在二维数字地形图的基础上进一步的完善。 1三维数字地形图的地物与地形表达 1.1地物表达 地物表达包括了两个方面，符号系统与数据描述。二维数字地图在表达方面 主要是通过物体投影到地表的轮廓线形状及位置，将其分为点、线、面状三种 类型，并用与之对应的三种符号进行表达。三维数字地形图在二维地形图的基础上，增加了对地表突出物的高度表达。与二维地形图的不同之处就在于地物特 征的水平点包括了水平方向的拐点，同时也包括了垂直方向的拐点。而在地表物 与突出物的顶部特征进行区别时，将其分为两个部分，高度点与地表点。前者 主要是指突出地表物体顶部特征点，既是反映物体高度的特征点也是反映立体形 状的特征点。后者则主要是指与地面紧贴物体的特征与地表突出物的底部特征点。点状物体通常是作为单独实体而独立存在的，可分为有高度与无高度的点 状实体，前者如电灯，路灯，后者如井盖与控制点。在符号表示方面，前者主 要由体积符号进行表示，空间位置需要由三维点来确定。相应的后者则是用点状 符号来进行表示，位置与特征点的位置相同，通常只需要一个三维点就可以确 定其位置。线状实体的特征线实际上是空间曲线，构成曲线的各特征点在高程 方面是不同的，也可以分为有高度的实体与无高度的实体。面状实体在表达方 面通常是将符号与外在轮廓线结合在一起，而轮廓特征线表示则可以用空间直 线段。体状实体主要是指突出地表同时又有立体形状的各类实体，比如建筑物。在数字地图中，其表示符号主要是立体符号，其特征线可以分为顶部特征线与 底部范围线。 1.2地形表达 在地形与地貌表达方面，三维数字地形图主要是采用三维网格线，并且用高 程注记点作为辅助，采用该方式不会影响到符号表达地物。网格大小主要由两 个方面来决定，其一是地形图分辨率，比例尺越大，对地形与地物的表达就会越 精细，网格就会越小。其二同是制图区地形情况，地形越是复杂，在表达时， 为了保证其准确性，避免信息失真，网格就会越小。结合到实际情况，对于同一 制图区内，地形可能会存在的简单与复杂情况，此时在用网格来进行表达时， 可以采用四叉树结构，简单地形用大网格进行表示，而复杂的地形则用小网格进 行表示。 2三维数据获取
实验一：非接触式光学扫描
《产品逆向工程技术》教案 页第页授课教师:教研室：备课日期：年月日 课题：实验一：非接触式光学扫描 教学准备：PPT、3D CaMega 光学三维扫描系统 教学目的与要求：了解光学三维扫描系统的结构、工作流程。 授课方式：讲授（90＇） 教学难点与重点：难点： 重点： 教学过程：上节课回顾→讲授课题→课堂小结
张家界航院教案第页 上节课回顾： 讲授课题： 实验一：非接触式光学扫描 一、扫描前处理 采用非接触式光学扫描仪对样件进行扫描时，物体表面的明暗程度会影响扫描数据的质量，另外要获得物体表面完整的数据，需要进行多方位 的数据扫描。所以，为了保证扫描数据的质量，在扫描前要对样件进行表 面处理、贴标记点或标识点。 1.1 表面处理 首先，被测物体表面的灰尘、切屑等，在测量数据时会带入噪声，造成点云数据不佳，所以首先要对扫描件进行清洗。其次，被测物体表面的 材质、色彩及反光透光等均可能对测量结果产生一定的影响。要对黑色锈 蚀表面、透明表面、反光面做喷涂处理。亚光白色是物体最适合进行三维 光学扫描的理想表面状况，因此通常是在物体表面喷一薄层白色的物质。 根据被测物体的要求不同，选用的喷涂物也不同。对于一些不需要清除喷涂物的被测物体，比如说量产的工业品，一般选择白色的亚光漆或显 像剂等都可以；而对于一些需要清除喷涂物的被测物体，比如说一些文物， 则只能使用白色显像剂，以便测量完成后容易去除，还物体以本来面目。 另外，在喷涂物体表面时应注意如下几点： 1)不要喷得太厚，只要均匀的薄薄一层就行，否则会带来表面处理误差。 2)贵重物体最好先试喷一小块，以确认不会对表面造成破坏。 3)不可对人体进行喷涂。皮肤一般可直接扫描，如果确实需要，那么可 以敷适量化妆粉底。 1.2 贴标记点或标识点 标记点用于协助坐标转换，是多视觉注册拼合的特征点。对于一些大型物体（比如汽车覆盖件），或者需要进行多幅测量通过拼接后才能采集到 完整的扫描数据时，就需要根据视角在物体的表面上贴一些标记点。标记 点还可以是扫描物体本身的特征点，或者用笔画在纸上的标记、或是用橡 皮泥捏成的标记点。自动拼合的时候采用的是专用标记点。 1.3 扫描规划 为了精确而又高效地扫描数据，在扫描前必须进行扫描规划。精确扫描是指所扫描的数据足够反映样件的特性，对曲率变化大的地方数据尽量 采集完整；高效扫描是指在能够正确反映物体特性的情况下，数据扫描的 次数少、数据量尽量少、扫描时间尽量短。 二、3D CaMega 光学三维扫描系统 这套系统包括PCP300主机一台，精密数控转台，设备驱动软件一套，以及对应的反求软件和三维点云处理软件。 三维扫描系统具有双光投影功能，可手持对物体实现多方位的扫描，也可放置在三角架上对物体进行扫描。单次扫描范围从最小100mmX80mm 到最大1200mmX9600mm。扫描速度迅捷，单次扫描时间低于0.1秒。在扫 描中小型物体的场合，无需贴标志点，配合数控，可实现数据自动拼接。 课堂总结：
光学三维测量系统标准
VDI/VDE准则2634 第1部分 德国工程师协会(VEREIN DEUTSCHER INGENIEURE，简称VDI ) 德国电气工程师协会(VERBAND DER ELEKTROTECHNIK ELEKTRONIK INFORMATIONSTECHNIK，简称VDE) 光学三维测量系统，逐点探测成像系统 准则内容 初步说明（） 1适用范围 2符号参数 3验收检测和复检原则 4验收检测 4.1品质参数“长度测量误差”的定义 4.2检测样本 4.3测量程序 4.4结果评估 4.5等级评定 5检查 5.1测量流程 5.2评估 5.3检测间隔（时效）和报告 参考书目
初步说明（概述） 光学三维测量系统是一种通用的测量和测试设备。在所有情况下，使用者一定要确保使用中的光学三维测量系统达到所需的性能规格，特别是最大允许测量误差不能超出要求。就长远而言，这只能通过统一的验收标准和对设备的定期复检来确保。这个职责归测量设备的制造者和使用者共同所有。 使用价位合理的检测样本且快速简单的方法被各种样式、自由度、型号的光学三维测量系统的验收和复检所需要。这个目的可以通过长度标准和跟典型工件同样方式测量的检测样本实现。 本VDI/VDE准则2634的第一部分介绍了评估逐点探测式光学三维测量成像系统的准确性的实用的验收和复检方法。品质参数“长度测量误差”的定义与ISO 10360-2中的定义类似。独立的探测误差测试是不需要的，因为这个影响已经在长度测量误差的测定中考虑进去了。 VDI/VDE准则2634的第二部分介绍了用于表面探测的系统。 本准则由VDI/VDE协会测量与自动控制（GMA）的“光学三维测量”技术委员会和德国摄影测量与遥感协会的“近景摄影测量”工作组起草。在联合委员会中，知名用户的代表与来自大学的专门研究光学三维测量系统领域的成员合作。 1适用范围 本准则适用于可移动的、灵活的光学三维测量系统，该系统有一
光学三维形貌测量技术的分析和应用
－72－科技论坛 1概述 非接触光学投影式三维形貌测量技术是 获取物体表面形态特征的一种重要手段，是一 种逆向工程技术，亦称为反求工程(Reverse En- gineering)，简称RE [1]。由于这种三维形貌测量技 术具有速度快、分辨率高和非接触等优点而广 泛应用于工程设计、质量控制、医疗诊断和计算 机辅助制造等方面[2]。本文以相位测量轮廓术中 的光栅投影法为重点，介绍了其测量基本原理、 组成以及应用，研究了正弦光栅投影技术和数 字图像处理技术，并利用德国GOM 公司生产 的Advanced TOpometric Sensor 系列（简称 ATOS ）流动式光学扫描仪是对鼠标进行了测量 与分析。实验表明：三维光学形貌测量技术简单 实用、测量精度高、便于实现自动测量，是一种 较为理想的光学测量方法。 2相位测量轮廓术的基本原理 相位测量轮廓术的基本原理如图1所示。 D 点为投射系统出瞳中心，DO 为投影光轴。C 点为成像系统入瞳中心，CO 为探测光轴，设 DC=d 且与xoy 参考面平行。从D 点对E 点投 影位置本该落到B 点，但由于物体表面形状调 制的原因，在CCD 镜头上则成像于A 点。设 AB=S R (x ，y)，表示偏移量，则E 点的高度为 可见只要计算出偏移量，就能得到被测物体表面各点的高度，实现三维轮廓测量，具体计算是采用相移技术。将正弦光栅投影到待测物体表面上，并规定坐标原点O 处系统相位为零，采用四步相移技术，每步，利用 CCD 摄像机分别获得四幅畸变光栅条纹的光强，利用光强关系计算得到E 点相位。再利用光栅直接投影在参考面上的光强关系计算得到A 点相位[3]，它们相位差为若被测物高度远小于L ，则E 点高度，将其代入（2）式则有其中，是可通过对测量系统标定来确定的系数，进而根据相位差可得物体高度。3ATOS 流动式光学扫描仪原理ATOS 系列流动式光学扫描仪是目前国际市场上比较先进的三维扫描设备，该设备采用光栅投影相位测量轮廓技术。其测量系统主要由光学扫描仪和计算机等组成。ATOS 光学扫描仪由两个高分辨率CCD 数码相机和光栅投影仪组成。采用双CCD 的设计目的是实时监测扫描过程中由于振动和环境光线变化对测量精度造成的影响，从而确保扫描精度。由于采用流动式设计和不同视角点云的自动拼合技术，务须移动光学扫描仪，其扫描范围可从10mm 到12m 。不同视角的测量数据依靠粘贴在工件表面上公共的参考点，可自动拼合在统一坐标系内，从而获得完整的扫描数据，对于被参考点覆盖而在工件表面留下的空洞，软件可根据周围点云的曲率变化进行插补[4]。光栅投影仪由光栅和微型步进电机组成。采用不同频率 的光栅分别对同一样品进行组合测量，再将测量得到的图像进行合成方法，可以大大提高检测的分辨率和精度。在ATOS 的光栅投影仪内封装的三组频率不同正弦光栅，刻划在同一玻璃基上，如图2所示。通过微型步进电机可随意切换这三组光栅，进行组合测量。4ATOS 的应用ATOS 系统的软件和硬件均采用模块化设 计，性能稳定，设备操作简单。图3是光栅在鼠标 上的投影，光栅条纹具有较大的光强，良好的景深，具有连续的强度分布及较好的正弦性。由于受鼠标表面形状变化的调制，基准光栅条纹在鼠标表面上产生了畸变，这些畸变条纹就包含了鼠标表面形状的三维信息。利用CCD 摄像机读取畸变条纹，并对图像进行相应的处理，可以得到有关条纹中心线的二维信息，然后根据相应的数学转换模型和重构算法对鼠标轮廓进行重构，得到被测鼠标表面的三维外形数据信息。图4是在鼠标上的投影条纹光强分布图，可以看出是典型的正弦分布。5总结 本文主要分析了基于相位测量的光栅投影 三维轮廓测量系统的基本原理，并以ATOS 流动式光学扫描仪为例详细介绍了光栅投影三维轮廓系统的正弦光栅投影技术和数字图像处理技术。并利用该设备对实际物体三维面形进行了测量，可以看出相位测量轮廓术具有结构简单、速度快，实用，测量精度高、测量范围大、抗干扰性强和可 在线实时测量等优点，是一种较为理想的光学测量方法。 参考文献 [1]V.Srinivasan,H.C.Liu,Maurice Halioua.Automated phase -measuring profilometry:a phase mapping approach.Applied Optics,1985,24(2):185-188.[2]潘伟,赵毅,阮雪榆.相移法在光栅投影测量中的 应用[J].应用光学,2003,24(4):46-49. [3]康新,何小元.基于正弦条纹投影的三维传感及 其去包裹处理[J].光学学报,2001,22(12):1444-1447. [4]任丹,吴禄慎.三维面形位相测量轮廓术的研究[J].南昌大学学报(工科版),2002,3(3):9-12.作者简介：姜洪喜（1976~），男，黑龙江齐齐哈尔人，讲师，硕士，主要从事3D 物体形貌测量和光学梳状滤波器的研究。基金项目：黑龙江省教育厅科学技术研究项目：（编号11531330）；黑龙江省高等教育学会“十一五”规划课题：（编号H115-C729）；黑龙江科技学院青年基金项目：（编号07-16）光学三维形貌测量技术的分析和应用 姜洪喜任常愚李海宝任敦亮刘炳胜 （黑龙江科技学院，黑龙江哈尔滨150027） 摘要：介绍了光栅投影三维光学测量系统的原理、组成及应用。光栅投影法是将正弦光栅投影到被测物体表面上，由高精度CCD 摄像机摄取这些畸变条纹，并利用数字处理技术获得物体表面三维数据。该方法测量精度高、便于实现自动测量，是一种较为理想的光学测量方法。 关键词：三维形貌测量技术；光栅扫描；ATOS 系统 （1） （2） ,áS x y ,z x y 2 2,á??fS x y áááá ???????á（3） ,2L z x y k d f áá???á