【摘 要】
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随着现代工业的迅速发展,零件的三维测量技术被广泛应用于各个场景中,其要求也越来越高。相比于低效率的接触式测量,非接触式测量可以对物体进行高效、实时、准确的测量,更能满足三维测量技术的要求。基于点云图像处理的测量技术就是非接触测量技术的一种。点云存储方便,计算灵活,而且直接包含被测物三维信息,同时三维扫描技术的快速发展使其获取更加方便快捷,因此点云测量技术被应用到多个领域。本课题结合相关项目,研究基
【基金项目】
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某预研项目“基于机器视觉的几何精度在线测量技术”；
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随着现代工业的迅速发展,零件的三维测量技术被广泛应用于各个场景中,其要求也越来越高。相比于低效率的接触式测量,非接触式测量可以对物体进行高效、实时、准确的测量,更能满足三维测量技术的要求。基于点云图像处理的测量技术就是非接触测量技术的一种。点云存储方便,计算灵活,而且直接包含被测物三维信息,同时三维扫描技术的快速发展使其获取更加方便快捷,因此点云测量技术被应用到多个领域。本课题结合相关项目,研究基于点云图像处理的零部件测量方法,实现对多模复合系统的伺服结构、光学罩头及TR组件等关键部位的非接触自动测量。首先制定零部件的测量方案,然后研究点云处理的关键技术并设计相应的处理流程,最后通过的搭建测量系统将本文的测量方法应用于复合多模系统零部件的测量中。本文的主要内容如下:（1）针对每种零部件的结构及测量任务,分析测量指标,制定具体的测量方案。（2）研究点云滤波技术。首先,针对经常遇到的离群点、点云分布不均匀及点云数量过大等情况,分别选取合适的滤波算法组成本文的滤波方法。然后,通过对工件模型进行滤波实验,验证本文滤波方法的有效性。（3）研究基于模板匹配的点云分割方法,该方法是实现自动化测量的关键。首先,提出两种获取点云模板的方法,并分别生成每种零部件的模板。接着,为实现待测零部件的定位,研究了点云匹配的算法,并总结出SAC-IA算法结合基于距离阈值的ICP算法实现点云匹配的流程。然后,研究了用于拟合点云的RANSAC和LMed S随机参数估计算法,通过实验分析它们的优缺点。最后,通过对每种零部件进行分割实验,证明了本文分割方法的有效性。（4）借助PCL库,利用C++实现本文的测量方法,并基于MFC的应用框架实现测量软件的界面部分,完成具备伺服结构、光学罩头及TR组件等零部件测量功能的软件开发。利用三维扫描系统和该测量软件搭建出完整的非接触自动测量系统。（5）通过非接触测量系统分别对光学罩头、伺服结构及TR组件进行测量,并将测量结果与Geomagic Studio软件的测量结果进行对比,证明了本文测量方法的有效性。
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