[01390746]面向高反光航空发动机叶片的高精度结构光三维成像研究

本项目的研究目标为设计一种自适应高动态结构光三维成像算法,以实现结构光技术对航空叶片等高反光扫描对象的高精度重建。 取得的成果包括了：结构光三维成像系统的简易标定,卷积模型的分析与其误差建模,快速相位解缠绕及最优频率组合分析,高反光误差检测及修复,使用多查找表的双向扫描三维重建算法。系统标定是最终高精度三维重建的重要前提,而传统的使用最小二乘法求解校准矩阵的方法受限于数据量,难以提升精度,本研究设计了一种简易标定系统,该系统能获取大量校准数据,提升校准精度。关于系统中的卷积效应造成的误差及其消除,我们在根据卷积模型建立了相位误差模型,并根据亮度调制的变化来估计点扩散函数参数,用于进一步的误差补偿。相位解缠绕作为高精度相位测量轮廓术中必不可少的一步,传统的多频方法不管是在扫描还是计算上均十分耗时,我们设计了一种使用查找表的互质双频相位解缠绕方法,仅需两个频率的图案,即可快速的得到高精度绝对相位。针对高反光的扫描对象,我们通过建立了单点的相位误差模型,分析了其对最终重建结果的影响以及检测方法,设计了相位融合算法消除高反光误差。双向扫描能够获取更高精度的三维结果,但因为求逆等运算符,在由相位结合校准矩阵计算三维坐标的过程十分耗时,我们推导了一种建立多查找表的建立方法,使用查找表时可有效加速三维重建过程。