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非接触式三维数字化检测研究现状及关键技术探讨.docx
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非接触式三维数字化检测技术研究现状与
关键技术问题探讨
(广东工业大学机电工程学院 广州 510006)
摘要:本文首先分析和对比接触式与非接触式三维数字化检测技术的优缺点,指
出非接触式三维数字化检测技术是未来三维检测的发展方向。然后,简要介绍国
内外非接触式三维数字化检测技术的研究现状,着重介绍非接触式三维数字化检
测尤其是视觉检测方法,并深入探讨其存在的关键技术问题。最后,总结全文。
关键词:非接触式检测 研究现状 视觉检测 关键技术
A state-of-the-art review of Non-contact 3-D Digital
Detection and Inquiry of the Key Technology Problem
MEI Qing YIN Sihua LIU Zhou LIU Zeyu YUAN Wenqiang
(School of Electromechanical Engineering,
Guangdong University of Technology, Guangzhou, 510006)
Abstract: Firstly this paper makes an analasis and a comparison of the faults and adv-
antages of contact and non-contact 3-D digital detection technology,points out that the
non-contact 3-D digital detection technology is the development trent of future 3-D
detection.Then we give a brief introduction of the art state of non-contact 3-D digital
detection in domestic and overseas,place emphasis on the method for non-contact
3-D digital detection particularly for optical detection ,and make a deep inquiry into
its existing key technical issues.Finally the main points of this paper are summarized.
Key words: non-contact detection art state optical detection key technique
0 前言
在现代制造业中,存在着大量的检测任务,如表面质量与缺陷检测、尺寸检
测以及三维轮廓检测等 。随着工业自动化技术的不断发展,各种自动检测设备
[1]
也孕育而生。目前广泛应用于三维轮廓检测的方式主要有两种:接触式和非接触
式。早期的三维测量手段主要是采用接触式测量方法,通过传感测头与几何形体
表面接触而记录形体表面点的三维坐标位置。运用最为广泛的接触式测量设备是
三坐标测量机。(Coordinate Measurement Machine,CMM)[2]这种方法由于采用的
是接触式测量,因而,测头与被测表面接触会有摩擦、磨损以及弹性变形,此外,
它还有测量速度低,不能测量柔软和易变形物体表面,需要进行测头半径补偿等
缺点。非接触式测量方法主要是基于光学、声学和电磁学等领域的基本原理,将
![](https://csdnimg.cn/release/download_crawler_static/87157196/bg2.jpg)
1 非接触式检测系统的国内外研究现状
能,使得单轴测量精度达到了(2.5+L/100)um 。
[6]
图 1—1 美国 OGP 公司推出的视觉检测系统
![](https://csdnimg.cn/release/download_crawler_static/87157196/bg3.jpg)
国内的各高校和研究机构对于计算机视觉检测系统的研究比国外要晚十多
年才开始进行,但是随着近年来的飞速发展,国内视觉检测技术也已经取得了很
大的进展 ,针对各个领域对非接触视觉检测技术及仪器日益增长的需求,各院
[7]
校、研究机构积极开展了对于三维非接触视觉检测技术的研究,如浙江大学、重
庆大学、清华大学、哈尔滨工业大学、华中科技大学、国防科技大学、广东工业
大学等,内容涉及逆向工程、快速原型制造、服装设计、自动加工、微小飞行器
等不同行业,但尚未形成通用化的视觉检测系统和仪器。天津大学精密测量技术
及仪器国家重点实验室研制成功了一套轿车车身在线检测系统,实现了整车的三
维复杂型面的在线检测,其硬件部分采用视觉测量装置获取图像,速度很快,不
过正如作者所说由于图形处理算法还处于实验室开发阶段,需要进一步提高算法
的稳定性及准确性,以提高检测精度,同时视觉检测技术本身还有一系列问题需
要解决,所以若真正投入生产现场需要对系统的软硬件进行不断完善 。张少军
[8]
等利用数字图像处理技术进行零件尺寸测量,得到了很好的理论精度 。谭跃钢
[9]
等利用视觉传感器对二维尺寸的精确测量进行了研究 。薛婷等采用双光条传
[10]
感器增加图像轮廓信息,有效地提高了圆或椭圆拟合的精度 。
[11]
目前已有的成型检测设备主要针对一些小型零件以及片状工件的尺寸及外
观的检测。对于这些单一要素或同类、同方向要素的测量,视觉检测效率较高。
但对于更复杂的零件检测,视觉检测的效率和精度还无法达到在线检测的节拍要
求 。
[7]
2 非接触式三维测量方法
根据测量原理不同,非接触式三维测量可分为光学测量、超声波测量和电磁
测量等。
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图 2—1 三维数据测量方法
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