تحليل تقنية القياس بالمسح المستوي بالليزر ثلاثي الأبعاد

المسح الضوئي بالطائرة بالليزر هو طريقة قياس ملف تعريف ثلاثية الأبعاد مستخدمة على نطاق واسع 1 ، وتعد معايرة معلمات نظام القياس هي التقنية الرئيسية. تتضمن معلمات النظام معلمات الكاميرا ومعلمات معادلة المستوى الخفيف. محسوبة بمعايرة الكاميرا ومعايرة معادلة الطائرة الخفيفة. تستخدم طريقة المعايرة التقليدية أهدافًا مختلفة عند معايرة جزأين من المعلمات 2 ، خاصة عند معايرة معلمات الكاميرا ، يجب وضع الهدف على قضيب التوجيه الدقيق ونقله إلى مواضع مختلفة للحصول على أزواج من نقاط التحكم. العملية معقدة بشكل خاص وغير مناسبة للتطبيق الميداني. تصمم هذه المقالة ببراعة هدف معايرة جديد ، يتم وضعه في موضع ثابت في الفضاء ، ويمكنه بسرعة معايرة معلمات الكاميرا ومعلمات معادلة المستوى الخفيففي نفس الوقت.

2 نموذج القياس ومعلمات النظام
2.1 مبدأ عمل نظام القياس
بناءً على مبدأ قياس الرؤية بالليزر ، تم إنشاء نظام قياس ثلاثي الأبعاد مع مسح مستوي بالليزر ، والتي تتكون أساسًا من ليزر هيكل خطي. يتكون المستشعر وجزء معالجة البيانات (الكمبيوتر) ، كما هو موضح في الشكل. 1. يتكون مستشعر الليزر ذو البنية الخطية من مصدر ضوء ليزر ذو هيكل خطي (مرآة أسطوانية وعارضة Ld) ، ومحرك متدرج يقود شعاع المسح وكاميرا CCD. يصدر ليزر الهيكل الخطي مستوى ضوئيًا يُسقط على سطح الكائن ليشكل نطاقًا ضوئيًا متذبذبًا تستقبله كاميرا CCD والمعلومات ثلاثية الأبعاد (z ، y ، z). من خلال دوران القرص الدوار الذي يحركه المحرك ، يمكن تحقيق حركة ومسح المستوى الخفيف بالنسبة لسطح الكائن المقاس ، ويمكن الحصول على المعلومات ثلاثية الأبعاد لسطح الكائن بالكامل.

2.2 إنشاء نموذج القياس ثلاثي الأبعاد
يُستخدم نموذج القياس ثلاثي الأبعاد لمعادلة المستوى الخفيف لإنشاء إحداثيات ثنائية الأبعاد لشاشة الكمبيوتر و إحداثيات ثلاثية الأبعاد للنقاط المقاسة في علاقة التحويل المكاني بينهما. يتكون من جزأين: نموذج تحويل منظور الكاميرا ونموذج معادلة المستوى الخفيف. يمكن اعتبار تصوير منظور الكاميرا تقريبًا على أنه تصوير ذو الثقب L4 ، كما هو موضح في الشكل 2. النقطة O هي مركز منظور التصوير ؛ Ocz هو المحور البصري لعدسة التصوير بالكاميرا ، عموديًا على مستوى صورة كاميرا CCD ؛ 0 هي نقطة تقاطع المحور البصري ومستوى الصورة ، وهي المركز البصري لمستوى الصورة. المسافة بين o و 0 هي البعد البؤري الفعال للكاميرا

. تخطي. نظام إحداثيات نقطة لمستوى الصورة O-XY ، ومحوره x على طول الاتجاه الأفقي للبكسل ، والمحور y عمودي مع النقطة 0 كنظام إحداثيات للكاميرا 0-z Yz ، اجعل المحورين z و y موازيين للمحور X والمحور y على التوالي ، نقطة التصوير المثالية من النقطة P (x ، Y ، z) على مستوى الصورة في الفضاء هي P (X ، Y) ، وبسبب التشوه البصري ، تكون نقطة التصوير الفعلية عند P (X ، Yd) ، الإحداثي ثنائي الأبعاد لنقطة المركز البصرية O في الإحداثيات نظام شاشة الكمبيوتر هو o (". ، 730). إحداثيات نقطة الصورة P (X ، y) في النظام الإحداثي لشاشة الكمبيوتر هو P (u ،) ، وهو ، في تخزين الصور ، موضع البكسل المقابل (بكسل 1).

< br />

عند القياس ، يتم تشغيل مصدر ضوء الليزر ذو البنية الخطية ، ويتقاطع مستوى الضوء المسقط مع الكائن لتشكيل نطاقالضوء ، ويقوم محرك السائر بتدوير مصدر الضوء ويقوم المستوى الخفيف بحركة كاسحة في الفضاء. الزاوية الفاصلة لهذه الطائرات الخفيفة المتكونة في الفضاء هي j5. خذ المستوى الخفيف kth ككائن بحث ، ومعادلة المستوى في نظام إحداثيات الكاميرا هي

In الصيغة d و d هي المسافات بين وحدات حساسة للضوء متجاورة من مجموعة حساسة للضوء CCD في اتجاه X واتجاه y على التوالي. معلمات الكاميرا هي r ～ r و t و t و t و t و f و k يجب حسابها بمعايرة الكاميرا. من بينها ، r ～ r و t و t و t هي عناصر مصفوفة التحويل من نظام إحداثيات مساحة الكائن إلى نظام إحداثيات الكاميرا ؛ ك هو معامل التشويه. هو عامل المقياس 口 و cD وهي معلمات معادلة المستوى الخفيف ، والتي يجب تمييزها بمعايرة معادلة المستوى الخفيفهم. يمكن أن نرى من الصيغة (4) أنه باستخدام معلمات النظام التي تمت معايرتها ، طالما أن كل مستوى ضوئي وإحداثيات النقاط الموجودة على نطاقات الضوء التي تتقاطع على سطح الكائن يتم تصويرها في نظام إحداثيات الكمبيوتر (" ،) ، ويمكن الحصول على إحداثيات z ، ، z لهذه النقاط في نظام إحداثيات الكاميرا ، ويتم تعديل هذه النقاط ، ثم يمكن الحصول على معلومات نقطة السطح ثلاثية الأبعاد d الكائنات المستمرة في منطقة المسح.
< br /> 3 معايرة معلمات نظام القياس
3.1 معايرة معلمات الكاميرا
مع مراعاة عامل تشويه الكاميرا ، يتم استخدام طريقة Y． Tsai المكونة من خطوتين لمعايرة معلمات الكاميرا ، مثل هو مبين في الشكل 1. مقيَّد بالتوازي الشعاعي

الجمع بين هدف القرص المستوي التقليدي لمعايرة الكاميرا وهدف الاستريو لمعايرة معلماتمعادلة المستوى الخفيف ، هدف معايرة جديد ، كما هو موضح في الشكل 3. يتكون الهدف من سطحين مستطيلين قياسيين متعامدين بشكل متبادل ، ويتم تشكيل عدة ثقوب دائرية بمسافة معينة على كل سطح. على غرار هدف القرص التقليدي ، يبلغ قطر الفتحة المستديرة 20 مم ، والمسافة بين المراكز 40 مم ، والتسامح القياسي ± 0.005 مم. يبلغ طول الهدف 300 مم وارتفاعه 300 مم ، ويتم وضعه في موضع ثابت في الفضاء ، كما هو موضح في الشكل لإنشاء نظام إحداثيات على اليمين. o-z هو الإحداثي المكاني وخط تقاطع مستويين هو محور Ow ،

حيث x - sxXd— d (u- o)؛ - yd = د (v-Vo). يمكن الحصول على استخدام أكثر طرق الضرب dx لحل نظام المعادلات هذا ، جنبًا إلى جنب مع القيود المتعامدة لمصفوفة تحويل الإحداثيات ، r ~. . .

3.2معايرة معلمة معادلة المستوى الضوئي كما هو مبين في الشكل 4 ، الهدف ثابت ، قم بإيقاف تشغيل الإضاءة الخلفية ، قم بتشغيل الخط.يعرض مصدر ضوء الليزر المنظم الليزر المنظم الخطي على نقطة المعايرة المستهدفة ويتقاطع مع السطح المستهدف لتشكيل نطاق ضوئي . يتم تمثيل الشريط الخفيف على شاشة الكمبيوتر بواسطة كاميرا CCD. بعد معالجة الصورة ، تصبح خطين مستقيمين ، ويمكن الحصول على نقطة التقاطع P لشريطين ضوئيين الموضع P (،) على شاشة الكمبيوتر وإحداثيات الشاشة (،) تشير على طول شرائط الضوء على جانبي نقطة التقاطع ، يكون الكائن spt الإحداثيات المقابلة للنقاط الموجودة على جانب واحد من نقطة التقاطع هي (z ، 0 ، zw /) ، الجانب الآخر من نقطة التقاطع ، إحداثيات مساحة الكائن المقابلة هي (O ، ، ). استبدل إحداثيات شاشة الكمبيوتر الخاصة بهذه النقاط وإحداثيات الفضاءكائن معروف في الصيغة (1) وحل لإحداثيات كل نقطة في نظام إحداثيات مساحة الكائن. بعد ذلك ، استبدل إحداثيات فضاء الكائن لنقاط مختلفة على المستوى الخفيف في مساحة الأحرف بتنسيق معادلات المستوى الخفيف ، والمعادلات

نقطة تمرير o على طول الاثنين الطائرات هي Owz و owy ، كلاهما عمودي على محور Ow. نظرًا لأن المستويين متعامدان تمامًا ، فإن محور Owz متعامد مع محور Ow ، بحيث يتم تحديد الإحداثيات المكانية (z ،) لمراكز الثقوب الدائرية على الهدف. قم بتشغيل ضوء الخلفية وكاميرا CCD ، وأوقف تشغيل الليزر ، وستكون الصورة المستهدفة على شاشة الكمبيوتر ، كما يتم تحديد إحداثيات (،) كل صورة مركز ثقب دائري في نظام إحداثيات الكمبيوتر. بهذه الطريقة ، يتم الحصول على مجموعة من أزواج نقاط التحكم {(.27 ، ،) ، (啦 ،)}nu, qui est substitué dans l'équation (6), et les équations sont les paramètres d'équation du plan lumineux 口, , c et dans le repère intermédiaire, puis utiliser le calibrage de la caméra Déterminé à partir des paramètres de transformation des معلومات شخصية،. ~ ،. 9 ، t ، t ، t ، يمكنك تحديد 口 و c و.

4 تجربة تطبيق نظام القياس
باستخدام نظام قياس ثلاثي الأبعاد للمسح الضوئي بالليزر مصمم لإجراء تجربة قياس على مستوى مرجعي. اضبط الموضع الأولي للمستوى المرجعي على 0 ، ثم انقل المستوى المرجعي على طول سكة التوجيه الدقيقة إلى الجانب العمودي للمستوى بمسافة معينة d ، وتكون مسافة الحركة 25000 مم في كل مرة. يتم إجراء قياس المسح على السطح المغناطيسي المرجعي في كل مرة يتحرك فيها. تحت نظام إحداثيات القياس ، أعد البيانات التي تم الحصول عليها من كل قياس إلى المستوى 7 للحصول عليهاenir معادلة مستواها. احسب المسافة بينه وبين المستوى المرجعي ، وقارنه بمسافة التحرك الفعلية للمستوى وسجل كل نتيجة قياس. يتم سرد المسافة المحسوبة بين مستوى الانحدار والمستوى المرجعي في الجدول 1 ، حيث تبلغ القيمة القصوى لخطأ موضع مستوى الانحدار 0.059 مم والحد الأدنى للقيمة 0.019 مم.

5 الاستنتاج
في طريقة المعايرة الحالية لمستشعر الليزر ذو البنية الخطية ، جنبًا إلى جنب مع وفقًا للمتطلبات الفنية للهدف المسطح المستخدم لمعايرة الكاميرا وهدف الاستريو المستخدم لمعايرة المستوى الخفيف ، وهو نوع من الهدف ثلاثي الأبعاد الجديد يلخص مجموعة من معايرة معلمات النظام جهاز قياس المسح بالليزر ثلاثي الأبعاد ، والذي يمكنه معايرة معلمات الكاميرا ومعلمات المستوى الخفيف لكل مستوى ضوئي مسح في نفس الوقت ، معخوارزمية بسيطة ، سرعة قياس سريعة ، ثبات ودقة عاليان ، خصائص معتدلة. باستخدام هذه الطريقة لمعايرة معلمات نظام القياس ثلاثي الأبعاد لمسح الطائرة بالليزر ، واستخدام المعلمات المُعايرة لإجراء تجارب القياس على المستوى القياسي ، يمكن أن تصل دقة القياس المكاني إلى 0.1 مم ، والتي تلبي تمامًا متطلبات تطبيق القياس ثلاثي الأبعاد .

تعرف على المزيد حول الماسح الضوئي للجسم ثلاثي الأبعاد : http://manikin.cn/productlist/list-5-1. html < / p>

HOT NEWS

• خصائص وتحليل أداء الماسح الضوئي للجسم ثلاثي الأبعاد
• تحليل خصائص نظام إنتاج الملابس الافتراضي ثلاثي الأبعاد
• تحليل الدمية المحترقة وهي ترتدي الملابس وتمشي في بحر النار
• التحليل المميز لخصائص النسيج المثبط للهب
• تحليل النتائج التجريبية لمسح جسم الإنسان ثلاثي الأبعاد
• اختبار تحليل الهيكل الوهمي
• تحليل مبدأ الاختبار الوهمي المحترق
• تحليل تقنية القياس بالمسح المستوي بالليزر ثلاثي الأبعاد
• تحليل خصائص تحطم السيارات الدمية
• تحليل متطلبات اختبار مثبطات اللهب الواقية في الاتحاد الأوروبي
• تحليل تقييم السلامة لجسم الإنسان محاكاه بواسطة الدمية الحرارية في البيئة الحرارية
• تحليل حالة البحث عن القزم الحراري في الداخل والخارج
• تطوير وتحليل أداء القزم الحراري لاختبار البدلة الفضائية خارج المركبة
• تحليل خصائص كيس النوم القزم الحراري / القزم الحراري المغمور
• تحليل تطبيق تحطم جانب السيارة الوهمي