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基于液晶光栅技术的三维视觉测量系统研究

本文研究了基于立体视觉原理和液晶光栅投影技术的三维视觉测量系统。该系统结构简洁,便于携带,可以实现现场三维形貌(自由曲面)的非接触,快速的测量。系统利用液晶投射空间规则编码点图案到被测曲面,由双目传感器接收经曲面调制的测量图像,经专用设计的图像处理软件,采用粗、细匹配技术精确获得特征匹配点,利用视觉技术得到三维数据点阵。采用了NURBS理论对数据点阵进行曲面插值,获得NURBS参数曲面方程,为工业自动化生产提供标准接口。论文中主要研究内容如下:1.研制了基于液晶光栅技术的新型双目视觉传感器,无需硬件改动,只需改变软件即可实现点扫描、线扫描和光栅编码型视觉传感器的功能。分析了双目传感器的测量精度,优化了传感器设计。2.设计了光学投影系统,分析了投影系统的测量景深与测量范围的关系,设计了测量系统控制模块,构建了实验室条件下的测量系统。3.将空间规则点图案投射到被测物体表面形成特征点,然后利用空间二分编码粗略获得空间特征点(称为粗匹配  (本文共114页) 本文目录 | 阅读全文>>

《江苏理工大学学报》1997年03期
江苏理工大学学报

自由曲面纯组合表示法

分析处理三维空间离散数据Pi={Xi,yi,Zi}形成自由曲面的方法,发现所有方法都仅仅与顶点、边、面和它们...  (本文共7页) 阅读全文>>

天津大学
天津大学

基于条纹偏折法的光学自由曲面测量方法研究

光学自由曲面元件能实现传统光学元件无法实现的功能,具有十分重要的研究价值和应用前景。光学自由曲面元件的面形精度极大地影响着其使用性能,提高其面形精度是自由曲面面形测量、评价和补偿的关键目标。同时,补偿加工中需要对离线测量后的工件进行二次装夹,因此对自由曲面进行高精度定位也是面形测量和补偿中的重要环节。然而,由于光学自由曲面面形复杂,不具有回转对称性等特征,目前尚没有可靠的测量和定位手段,限制了光学自由曲面面形精度的提高和应用的进一步扩展。对于光学自由曲面透镜来说,目前仍缺乏对自由曲面透镜整体光学性能可靠有效的测量和评价手段。基于以上分析,本课题提出基于条纹偏折原理的光学自由曲面测量和定位解决方案,通过反射式和透射式条纹偏折方法的研究,实现对自由曲面反射镜的面形测量与定位,同时实现对自由曲面透镜的波前与波前像差测量,主要研究内容如下:1)针对显示器和相机成像的Gamma效应引入的非线性相位误差问题,建立了显示器和相机的非线性灰阶多...  (本文共142页) 本文目录 | 阅读全文>>

长春理工大学
长春理工大学

消像散自由曲面离轴显示系统设计方法研究

离轴反射式光学结构具有布局灵活、无中心遮拦、能够折叠光路等优点,使其在头戴显示、视景显示、超薄投影等显示领域发挥着不可替代的作用。随着人们对离轴显示系统的要求不断提高,传统的光学面型已经无法满足当前光学设计的需求。自由曲面能够为光学设计提供极大的自由度,并且能对光线的出射方向和照度的分布进行局部的调整,目前已被广泛地应用在离轴显示系统的设计中。自由曲面面型计算方法和自由曲面离轴系统设计方法的研究,也是近年来光学设计领域的研究热点。本文在对自由曲面的相关理论和技术进行研究后,提出了一种以消像散原理为基础的自由曲面面型的直接设计方法,能够在全视场范围内校正像散,提升系统成像质量。从而使系统达到更高的指标和性能,或者在满足相同的成像指标时,其占用空间更小、重量更轻。能满足当前对离轴显示系统大视场、小型化、轻量化的要求。设计的结果可以直接应用于离轴显示系统的设计,也可以作为初始面型导入系统进行进一步优化设计。本文的主要研究内容如下:(1...  (本文共114页) 本文目录 | 阅读全文>>

华侨大学
华侨大学

新型裸眼3D显示器自由曲面透镜设计

基于柱透镜光栅技术的裸眼3D显示屏具有亮度损失小,实现立体显示效果较容易,可以同时提供多人观看等优点。但柱透镜技术也存在串扰严重,立体显示景深不强等缺点。为此研究一种新型裸眼3D显示器面板结构,主要由自由曲面柱透镜光栅阵列、液晶图像显示屏、侧面发光光纤定向背光源组成。其中,背光源由平凸柱透镜阵列、侧面发光光纤阵列、透镜耦合器、白光LED光源组成。论文主要设计了两个用于新型裸眼3D显示器中的自由曲面透镜,旨在解决传统柱透镜式裸眼3D显示串扰较大的问题。自由曲面柱透镜设计。自由曲面柱透镜光栅阵列的入射面为等间距排列的与显示器子像素数量相同的凹形自由曲面光栅结构,出射面为斜置的凸形自由曲面光栅结构。根据裸眼3D显示原理和几何光学原理推导了光栅单元自由曲面设计公式和光栅参数计算公式。通过MATLAB编程计算和Solid Works软件建模得到光栅阵列模型。用Trace Pro软件对所设计的光栅阵列模型进行光线追迹仿真,结果表明:参数优化...  (本文共61页) 本文目录 | 阅读全文>>

哈尔滨工业大学
哈尔滨工业大学

基于光斑追迹的自由曲面共焦轮廓仪快速扫描方法研究

随着科技的不断发展,各个科学研究领域对光学系统的精度与分辨率的要求不断提高,各种新型光学元件不断涌现。其中自由曲面光学元件的诞生,进一步推动了光学技术领域的发展,自由曲面光学元件的表面面型精度会直接影响到光学系统的成像质量与光学性能。然而这类光学元件具有表面自由度多、不对称、倾角大的特点,因此难以用传统方式对信号光进行收集;且对于大口径自由曲面光学元件的三维轮廓测量,存在整体测量速度慢的问题,因此如何在保证测量精度的前提下,快速完成对自由曲面光学元件的三维轮廓测量任务,是目前计量领域的难题之一。本课题基于共焦扫描光学成像原理,利用谐振镜高速横向扫描的特点,整个测量系统采用横向和轴向同时运动的策略,提出了一种针对自由曲面轮廓测量的光斑追迹式快速扫描方法,完成了整个测量系统的硬件装配与软件设计,同时针对几种典型的轮廓滤波的方法进行了深入分析。完成的主要内容如下:(1)基于传统共焦光学扫描成像理论,构建了样品表面相干共焦扫描成像三维点...  (本文共81页) 本文目录 | 阅读全文>>