高速三维数据扫描机系统设计与研究

【摘要】随着现代检测技术的日新月异,三维测量技术逐步成为现代测量领域的研究重点,特别是随着图像处理技术、激光技术以及计算机技术等高新技术的发展,使得光学式三维测量技术得到广泛的应用。三维数据扫描机是光学式三维测量技术的一个典型应用。传统的三维数据扫描机大部分是采用点扫描的方式进行测量,扫描的速度相当慢,工作效率非常低。针对传统的三维数据扫描机测量速度慢的问题,本课题提出了一种采用线扫描测量方式的三维数据扫描系统,在一定程度上提高了测量速度,改善了工作效率。在该系统中,添加了用FPGA加DSP的前期高速三维数据处理模块,使得数据采集的速度大大提升。而在传统的三维数据测量系统中的,采集到的原始数据需要后期经过相关算法在软件中处理后才能变成真正的三维数据。因此,该系统能够很好的改善三维数据扫描机工作效率低的问题。在该系统的设计中,本文所论述的工作内容主要有：(1)光学系统整体结构的设计。在这部分中,主要在光学系统理论的基础上,根据普通光学系统应满足的光路条件而设计出符合要求的光学系统结构,以及为整个系统设计一个良好的工作环境。(2)系统工作和后期数据处理的软件设计。根据三维数据扫描系统的测量流程,本文所设计的软件可以分为两个模块：系统工作控制模块和后期数据处理模块。在系统工作模块中,提出了一种分层的软件设计思想,由系统的整体特性决定了该软件可以分为四个层次：MFC框架层、系统测量控制层、数据保存层、数据后期处理层。根据以上层次,并借助了MFC、OpenCV等工具设计出能够满足系统测量要求的系统工作控制模块。然后,在后期数据处理模块中,根据数据的采集情况,设计出合理的数据处理功能模块,包括多视场数据的拼接、去噪点等数据处理算法的实现。在本文最后给出了本系统所测量的结果图片,并且给出了测量所需要的时间。很有力的表明了本课题所设计的系统可以正常的工作,并且得到了良好的测量结果。
【作者】吴伟；
【导师】周延周；
【作者基本信息】广东工业大学，控制理论与控制工程，2014，硕士
【关键词】三维数据扫描机；高速；光学系统；软件设计；

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