四轴自由曲面非接触测量系统

　　自由曲一泛应用十汽车、家用电器、模具、玩具、服装制鞋等行业。对自由曲ICI的测量长期以来一直是限制这些行业发展的卞要瓶颈。目前常用的测量仪器是三坐标测量机和三坐标测量划线机，利用它们进行点接触测量，这种方法土作效率非常低。近几年来随着激光技术和不l一算机视觉技术的不断发展，基十不}一算机视觉的光学测量仪器也相继推向市场，像英国的3dScanner*公司和台湾的智泰科技公司早在几年前就推出这种产品。这种基十线结构光的测量原理在测量速度和测量效率方ICI与三坐标测量机接触式测量相比有了很大改善和提高，但由十激光器土作的单向性决定了该方法只能沿一个方向去测量物体，也就是说只有激光能照射到的位置才能测到，无法测量到物体的侧山和后山部分。

　　为了解决这个问题，我们提出了旋转测量和多角度平山测量两种方法。

　　1系统组成及工作原理

　　如图1所不，木系统卞要由三个坐标轴，一个线结构光视觉测头和一个数控回转土作台组成。

　　如图由测头发出的激光平ICI照射在被测物体上，对测头进行标定’川马{后确定CCD靶ICI与光刀平ICI的对应关系，利用这种三角关系即可测出测头到物体的距离。利用木系统可按两种方法对物体进行测量。第一种测量方式旋转式测量，即光刀平ICI不动，由回转土作台带动土件旋转测量;另一种测量方式是多角度平ICI测量。测头沿z轴上下运动，z轴沿、向运动，即使测头在、:平ICI内移动，这样就可沿v方向扫描物体的一部分;然后使土作台旋转一定角度，变换物体的位姿以同样的方法进行测量，最后将各位姿下的测量数据拼合到一起。

　　2回转轴与回转中心的确定

　　回转台作为第UI轴，它的转轴心应和z轴的方向一致;另外由十被测物体由土作台带动旋转，旋转后的坐标值应统一到以转台轴心为中心的坐标系下，因此必须确定转台中心在机器坐标系下的坐标值。

　　将一标准刚球(镀亚光铬后)按如图2所不的方式放置在回转土作台上，测量标准球的球ICI，然后拟合球心0.，使回转台旋转一角度，标准球变换一个位置，测量标准球，拟合球心0}，以同样的方法使标准球变换多个位置，测量并拟合球心，得到多个绕回转轴心分布的标准球的球心0.} 0-} 0}}，利用它们拟合一个空间的圆，则该圆的法向量为回转台的轴线方向，圆心为转台中心(x}y}}o若发现转台轴线与z轴不一致，调节固定转台的U I个螺钉，币复上述过程，直到转台轴线与:轴的平行度满足要求为。

　　3回转测量方式

　　回转测量方式是指测量过程中坐标轴相对固定，土作台带动土件回转进行测量的方法，这种方法卞要适合测量回转类零件。测量之前首先将测头沿x向移至x，处，使光刀平ICI过转台的回转轴线，测量过程中x轴固定不动。由十x轴固定不动，机器坐标系相当十变成一个二维坐标系。}.y}}}.，这样测量直接得到的结果是被测I}}上一点A在坐标系。.yW下的坐标y。建立以回转台中心为原点的坐标系。riyrizri。的方向与y的方向一致，则.坐标系下的一点(y)在坐标系下的坐标为yri -下