线结构光测头结构优化

　　1概述

　　反向土程是新近迅速发展起来的一个领域，它在飞机、汽车、船舶、玩具制造业和其他涉及自由曲线曲ICI的土业领域内得到了一泛的应用。复杂曲线曲ICI实体的反向土程是反向土程的难点之一，因此需要建立高效精确测量复杂自由曲自的测量系统。

　　三坐标测量机由十其测量精度和智能化程度较高一泛应用十制造业的CAD/CAM、产品检测和质量控制领域。然而目前一泛使用的接触式测头存在土作效率低、需对测头半径进行补偿等缺点。为了解决自由曲ICI自动、高速、精确测量这一难题，木文开发研制了一种安装在三坐标测量机上的线结构光测头，实现了对复杂形体表ICI的非接触无损检测。

　　2测头几何模型的建立

　　测量系统使用2002三坐标测量机，将开发研制的双CCD线结构光测头安装十卞轴上，通过坐标机的扫描运动完成曲ICI测量(图1}。测头的设不「准则是以能够测量复杂三维自由曲ICI为前提的，因此需要在结构规划上进行参数优化。

　　测头是由半导体激光器和柱ICI透镜产生线状光源，采用两级反射镜实现光路的扩展，缩小了结构尺使仪器小型化成为可能。同时一使用双CCD对称分布接收物体表ICI的散射光，更好地解决了测量盲区的问题。

　　图2给出了简化的测头几何模型(仅画出其中一路接收单7G}}图中的三个平ICI分别代表被测物体基准平I、激光扩束后形成的光平}hl , CCD像ICI两个坐标系分别是光平}}I坐标系O}x}.ym:和CCD坐标系Ocxcyczc，三个角度分别反映了CCD的摆放位置，其中包括侧倾角a、俯仰角a、旋转角y。

　　首先建立坐标系O}x}.ym.和Ocxcy'cz。的关系

　　为了求取上式中的旋转矩阵和平移矩阵，以下分几个步骤对坐标系

　　①坐标系(Oixi.yO}x}.ym:进行旋转和平移。}z}绕x}车由逆时针旋转7r一a}得到坐标系(U}xco Vco co

　　②坐标系Uuecn ycn zcn绕yc。轴顺时一针旋转a得到坐标系(O}xci yci zci

　　③坐标系(O}xciy，得到坐标系(Oixc-轴川贞时一针旋绕翻却知脚

　　④坐标系(O}xc- yc- zc-经过平移得到坐标系Ocxcyczc

　　结合c1>一(s)式，可以解得旋转矩阵z}:这里设。。在坐标系(Oix,.yrz:中的坐标为

　　( T,' } T,' , T,' >，则可得到平移矩阵T' .

　　3模型结构参数优化

　　在实际测量中，测量系统的结构参数会影响钡量分辨率和精度。因此，选择合理的结构布局方涂就显得尤为币要。

　　首先需要确定结构变量:

　　①侧倾角a、俯仰角a、旋转角y;

　　②成像透镜的有效焦距f };