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高动态高速工业相机在激光三角测量中的应用
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时间:2014-10-14 14:47:39

        基于条型结构投影原理的光学三维测量可以使我们实现非接触的测量,无论材料如何,我们都可以得到被测物的数字化的三维轮廓尺寸。与传统的机械测量不同,光学测量可以在一个大的工作区域内很快的测量出物体的三维形态参数。此外,这种技术还可用来测定物体的一些附加的细节特性,比如物体表面的粗糙程度等等 。

        在使用结构光进行3D测量时,依照三角测量原理,光源把黑白间隔的条纹图案投射到被测量的区域上,然后用CMOS工业相机来记录结果图案。在这测量过程中,工业相机被固定在一个与光源投影光轴有一预定夹角的倾斜位置。通过条纹的密度或条纹形状的改变信息我们可反推出被测物体的三维特性。

        为了准确地确定被测量刚体上的每个点的空间坐标,我们必须对这些黑白相间的结构光条纹进行编码。这种编码是利用干涉仪的相移原理,将一依余弦(COS)函数强度分布的结构光进行叠加。这个过程产生的图像就是记录了一重叠的相位图,由此,采用合适的算法解析记录的叠加相位就可得到被测物体的三维特性。在医学和牙医检测中,条形结构光测量得到很好的应用,同时在如新产品结构设计(反构工程)等各工业领域也得到了广泛的应用。尤其是作为一种测量工具和工件外形尺寸的手段,光学3D测量以其它接触测量方法无可比拟的高性能、可靠性以及高速测量速度,在汽车和航空工业中得到广泛的应用。

        光学3D测量,需要高速、大动态范围的工业相机,FastVision公司FastCamera105高速相机很好的满足了以上提到的所有指标。

        FastCamera105相机配有高速隔行CCD传感,分辨率为1024x1024 pixels,像素大小为5.5X5.5 um,帧速率为128 fps,动态范围可达64 dB。相机安装有Nexperia PNX1502/ PNX1702图像处理器/ FPGA/内存子系统,可实时处理从传感器传来的图像数据,这些图像数据和结果随后再通过CameraLink接口传送至处理端。

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