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一种低成本激光三角测量系统的新静态校准方法
摘要： 作为一种非接触式高效率测量方法，激光三角测量法长期受到众多学者的研究关注。构建此类系统通常需要进行校准——通过确定或修正系统参数以达到目标精度。传统校准方法要么需要精密运动装置，要么依赖高精度量规物体，这不仅会产生额外的制造成本和辅助设备需求，从而推高整体成本，还会因环境条件限制等因素阻碍广泛应用。为此，本研究提出一种新型静态校准方法，无需运动机构或高精度量规物体即可完成系统校准。该方法基于标量复合目标的数据制备，并采用几何估计器作为质量指标。基于此方法，我们研制了三款低成本原型机，均实现了亚毫米级测量精度。虽然该精度已能满足大型面板制造的常规测量需求，但通过后续改进工作仍可实现更高精度。本方法在精度与成本之间实现了优化平衡。随后我们以小型面板部件测量为应用案例开展测试，证实了该方法的可行性，这为开发适用于制造业（特别是包括金属板材和复合材料在内的面板部件制造）的在线工业检测系统（无论规模大?。┨峁┝饲痹诳赡?，尤其适用于低成本板材零件检测场景。
关键词： 校准、检验、面板制造、测量、建模、激光三角测量
更新于2025-09-23 15:21:01
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湍流水面的激光测距测量
摘要： 激光测距是一种应用广泛的测量方法。本研究采用激光测距技术测量湍流水流的高度，在支流与主流交汇处的三个横截面进行了测量。两股水流均呈现高雷诺数和高弗劳德数特征，其自由水面轮廓具有湍流、非定常及非均匀特性。测量使用商用激光雷达和高速摄像机完成，其中高速摄像机基于激光三角测量原理运行，仅利用激光雷达激光束的照明光源。由于目前尚无其他先进方法可测量瞬时水面轮廓，因此只能对激光雷达与三角测量法进行相互比对。结果显示两种方法对平均湍流水面轮廓吻合良好，对瞬时轮廓吻合度尚可。本文对此结果作出了解释。
关键词： 非稳态表面，自由表面，湍流，高速摄像机，激光雷达，激光三角测量
更新于2025-09-23 15:19:57
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采用激光三角测量与近红外光谱技术的自动化方法检测大胶粘物
摘要： 在再生纸加工过程中，胶粘物是引发诸多生产问题的根源，例如机器故障、纸张缺陷及后加工难题。传统宏观胶粘物检测需通过筛分从浆料中分离胶粘物，再采用现有检测分类方法进行表征。欧洲最公认的检测方法是INGEDE#4标准，该方法能提供胶粘物颗粒数量与尺寸的有效数据。但由于涉及多步骤的人工制备流程，该检测耗时较长。本研究提出一种自动化宏观污染物检测方法，可（i）测定筛分颗粒的三维形貌（无变形）；（ii）将污染物中的胶粘物颗粒进行分类。该方法通过激光三角测量与局部近红外（NIR）光谱技术相结合实现?；诼酥缴铣粱纳阜治廴疚?，整个胶粘物检测流程完全自动化。本方法获得的胶粘物计数结果与INGEDE#4方法具有高度相关性。
关键词： 污染物、粘性物、传感器、再生纸浆、近红外光谱、激光三角测量
更新于2025-09-23 15:19:57
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考虑系统协方差的激光三角测量仪不确定性研究
摘要： 激光三角测量系统由相机和激光器组成，通过计算被激光平面截取的物体间距离实现测量。尽管市面上已有商用三角测量系统，但开发新系统不仅能根据需求定制设计，还可优化尺寸或处理时间；不过其缺点在于实际精度未知。本研究旨在识别并探讨激光三角测量系统中主要误差源的影响，预测这些误差对最终联合测量精度的贡献。研究分为校准和测量两个主要阶段，在这两个阶段中识别并表征主要误差源，同时提出综合误差传播方法学来研究测量精度。作为不确定性分析的创新点，本方法涵盖了相关系统变量的协方差，完整刻画了激光三角测量器两个阶段的特性。采用实验方法学评估激光三角测量器的测量精度，并与综合误差传播方法学所得数值进行对比。讨论了各误差源的重要性及误差传播的准确性。在100毫米测量范围内观察到40微米的线性度和0.6毫米的最大误差，其中相机校准阶段是主要误差来源。
关键词： 精度、相机校准、激光三角测量、激光校准、不确定性、协方差
更新于2025-09-23 15:19:57
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激光金属沉积中用于高度监测的同轴激光三角测量法
摘要： 高度参数控制在激光金属沉积（LMD）工艺中起着至关重要的作用。沉积高度增量与工艺生长速率不匹配会导致几何精度偏差及碰撞问题。本文提出一种基于三角测量的在线监测方法，用于由同轴沉积头、拟人机器人和光纤激光器组成的LMD系统高度监测。测量装置集成于沉积头内部，通过同轴喷嘴发射探测激光束，并根据离焦距离将光斑聚焦于熔池不同位置。通过同轴相机采集探测光斑位置并转换为相对高度值。该系统在AISI 316L不锈钢沉积过程中实现了数毫米范围内的距离测量，其不依赖沉积方向的高度监测方法具有高度灵活性。
关键词： 增材制造、光学监测、定向能量沉积、激光三角测量
更新于2025-09-12 10:27:22