非接觸式測量技術(已修改)
2025-08-17 16:38 本頁面
【正文】 非接觸式測量技術學習綜述 目錄摘 要 11 引言 12 非接觸式測量技術簡介 1 非接觸式測量方法的定義 1 非接觸式測量方法的分類 23 非接觸測量技術發(fā)展的現(xiàn)狀 2 光學法 2 結構光法 2 激光三角法 3 激光測距法 4 光學干涉法 5 圖像分析法 6 非光學法 7 聲學測量法 7 磁學測量法 8 X射線掃描法 9 電渦流測量法 10 非接觸測量技術存在的不足和總結 114 非接觸式機器人測量系統(tǒng) 115 非接觸測量技術在船體分段測量中的應用 14 非接觸測量技術在船廠的應用情況 14 船體分段測量方法介紹 14 傳統(tǒng)測量方法系統(tǒng) 14 激光經(jīng)緯儀測量系統(tǒng) 14 近景攝影測量系統(tǒng) 15 全站儀測量系統(tǒng) 17 三維掃描測量系統(tǒng) 18 測量方法的比較 196 非接觸測量技術的發(fā)展趨勢 217 結束語 21參考文獻 22Ⅰ摘 要非接觸測量方法以光電、電磁、超聲波等技術為基礎，在儀器的感受元件不與被測物體表面接觸的情況下，即可獲取被測物體的各種外表或內(nèi)在的數(shù)據(jù)特征。 詳細闡述了部分常用的光學法和非光學法測量技術及相應的測量儀器，并結合船體分段測量方法說明了這些非接觸測量方法的原理、優(yōu)缺點、精度及適用范圍，指出了未來非接觸測量技術的發(fā)展趨勢。關鍵詞：非接觸測量。 光學法。 非光學法；船體分段1 引言開展船體分段測量技術研究的意義在于首先它是實現(xiàn)分段無余量對接的保證,可以大大縮短分段吊裝搭接的船臺占用時間,其次采用這項技術有助于實現(xiàn)船舶建造的信息流閉環(huán),以及生產(chǎn)狀態(tài)下的船體建造的“動態(tài)虛擬裝配”。最后精確、快速、可靠的船體分段測量技術的突破有助于提升我國造船企業(yè)的國際競爭力[1]。 建造精度直接影響船舶建造的總周期,建造質量也將影響后道工序的質量,影響船舶的航運性能。船體建造的精度控制技術是以船體建造精度標準為基本準則,通過科學的管理方法與先進工藝手段,對船體零部件、分段和全船艦裝件進行尺寸精度控制,最大限度的減少船臺船塢修整工作量,并為提高預舶裝率、降低涂裝破損率創(chuàng)造有利條件。它對保證船體建造質量、縮短造船周期、提高生產(chǎn)效率等諸多方面都有不容置疑的作用,是船舶建造技術的重要組成部分。推進造船精度控制技術需要更加完善的管理體制與先進的測量手段。因此,對先進測量手段的研究具有重要意義。測量方法包括傳統(tǒng)測量方法和非接觸式測量方法。隨著計算機科學的發(fā)展，非接觸式測量技術逐漸成為研究熱點。2 非接觸式測量技術簡介 非接觸式測量方法的定義非接觸測量[2]是以光電、電磁、超聲波等技術為基礎，在儀器的感受元件不與被測物體表面接觸的情況下，得到物體表面參數(shù)信息的測量方法。 非接觸式測量方法的分類典型的非接觸測量方法可分為光學法和非光學法。光學法包括結構光法、激光三角法、激光測距法、干涉測量法和圖像分析法等；而非光學法包括聲學測量法、磁學測量法、X射線掃描法、電渦流測量法等。3 非接觸測量技術發(fā)展的現(xiàn)狀 光學法 結構光法結構光法作為一種主動式非接觸的三維視覺測量新技術，在逆向工程質量檢測數(shù)字化建模等領域具有無可比擬的優(yōu)勢[3]，投影結構光法是結構光測量技術的典型應用?；驹? 用投射儀將光柵投影于被測物體表面，光柵條紋經(jīng)過物體表面形狀調制后會發(fā)生變形，其變形程度取決于物體表面高度及投射器與相機的相對位置，再由接收相機拍攝其變形后的圖像并交與計算機依據(jù)系統(tǒng)的結構參數(shù)作進一步處理，從而獲得被測物體的三維圖像。特點：結構光視覺檢測具有大量程非接觸速度快系統(tǒng)柔性好精度適中等優(yōu)點[3]，但是由于其原理的制約，不利于測量表面結構復雜的物體（見圖1）。圖1 投影結構光三維測量系統(tǒng)原理圖焊縫的三維測量技術是當今焊接智能化、自動化發(fā)展的重要方向之一，基于結構光視覺焊接機器人已經(jīng)成為焊接智能化和自動化的發(fā)展方向，也是目前應用比較多的焊接過程控制方法。將線結構光主動視覺檢測技術引入焊縫檢測就可以有效推動焊接領域的高速發(fā)展?；诰€結構光視覺技術的焊縫檢測，即利用激光和CCD圖像傳感器拍攝并采集焊縫表面的原始圖像信息，通過數(shù)字圖像處理手段可以獲取焊縫表面的三維信息，并計算其尺寸參數(shù)。該檢測具有直觀性、非接觸性、高效性等優(yōu)點，因而現(xiàn)已廣泛應用于激光焊接的焊縫檢測。但是，由于焊接過程的復雜性，導致焊縫表面因材質反光特性不同，以及復雜的輪廓結構都會造成激光條紋的粗細不均、灰度變化強烈、噪聲較多等問題，因此選取合適的光學成像系統(tǒng)和圖像處理算法是整個焊縫三維測量的關鍵，這將直接影響到后期焊縫計算的準確性與穩(wěn)定性。圖2 國外線結構光測量產(chǎn)品 激光三角法激光三角法是非接觸光學測量的重要形式，應用廣泛，技術也比較成熟?；驹?由光源發(fā)出的一束激光照射在待測物體平面上，通過反射最后在檢測器上成像。當物體表面的位置發(fā)生改變時，其所成的像在檢測器上也發(fā)生相應的位移。通過像移和實際位移之間的關系式，真實的物體位移可以由對像移的檢測和計算得到[4]。圖3 激光三角法測距系統(tǒng)原理圖特點：該方法結構簡單，測量速度快，精度高，使用靈活，適合測量大尺寸和外形復雜的物體。但是，對于激光不能照射到的物體表面無法測量，同時激光三角法的測量精度受環(huán)境和被測物體表面特性的影響比較大，還需要大力研究高精度的三角法測量產(chǎn)品。 激光測距法激光具有良好的準直性及非常小的發(fā)散角，使儀器可以進行點對點的測量，適應非常狹小和復雜的測量環(huán)境[5]?；驹恚杭す鉁y距法利用激光的這些特點，將激光信號從發(fā)射器發(fā)出，照射到物體表面后發(fā)生反射，反射后的激光沿基
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