船舶三维数控弯板机是一款由武汉理工大学和山东硕力机械制造有限公司联合开发的船体外板自动成形加工设备,基于活络方形压头非对压技术,通过可变模具可以实现船体外板冲压成形。加工过程中,需要随时测量板的形状,通过逐步逼近的方法解决回弹问题,最终达到所需要的形状。当前所使用的测量设备为激光点扫描测量装置,这种设备可以完成船体曲板的测量,能满足自动化发展需求,但测量效率较低,且不能测量板材边缘,因此急需在此基础上提高测量速度。本文搭建了由双目视觉传感器和三维数控平台组成的激光线扫描测量系统,系统以双目立体视觉为基础,使用激光线扫描船体双曲度板,结合基于极线约束的激光条纹匹配方法完成对冲压成形的船体双曲度板的测量。本文主要工作内容包括:1)查阅国内外相关文献,对现有的自由曲面测量方法进行调查,对比了曲面测量方法中的接触式测量与非接触式测量,并对船体曲板的测量方法研究现状以及立体视觉测量技术在曲面测量中的发展情况进行阐述,简单介绍了摄像机标定技术和立体匹配技术的现状。2)了解摄像机标定的原理及几种求解方法,对比直接线性标定法、基于径向约束一致标定法以及张正友标定法,基于标定准确性以及经济性考虑,选择张正友标定法实现对摄像机的标定,得到准确、稳定的标定结果。3)针对船体双曲度板的特点以及测量环境,使用颜色空间转换、图像分割、形态学处理、图像细化等数字图像处理方法实现激光线中心线提取,并使用极线约束的方法完成双目立体匹配,实现激光线的三维重建,得到船体双曲度板的空间形状。4)根据实验需求,确定硬件参数,选择硬件设备,搭建了由双目视觉传感器和三维数控平台构成的测量实验平台,同时从测量精度、视场范围等角度考虑,对实验平台的结构形式以及物理尺寸进行设计,根据功能要求完成对软件程序的设计,得到完整的激光线扫描测量系统。5)采用搭建的实验平台对马鞍形板进行测量,得到板材测量结果和边缘,同时测量金属焊接件与某平台,对比视觉测量结果与游标卡尺测量结果。实验表明,该视觉测量系统的x、y方向测量精度为0.04mm,z向测量误差值小于0.5mm,能满足工程应用的要求,为配合在弯板机上的应用打下了基础。