基于结构光三维视觉技术的牙模反求系统研制

发布时间：2024-01-29 07:12

　　随着计算机技术的飞速发展,计算机辅助工具逐步从二维平面图片转换到三维空间立体图。另外,在国内设计模式主要采用正向设计模式,但这种模式的设计周期较长。为此产生了逆向设计模式,机器视觉的发展促进了逆向设计的飞速发展。机器视觉中的结构光测量是机器视觉中精度最高的一种方法。测量速度相对较快,其在工业、军事、医疗器械方面起到了巨大的影响。 本文是受哈尔滨某公司委托研制牙模三维反求系统,最终开发出义齿的CAD/CAM系统。依据企业的相关技术要求设计并研制了三维反求系统。系统利用机器视觉原理进行测量与反求,采用的结构光的测量模式对牙模表面数据进行采集;对牙模测量系统进行了标定,其中包括摄像机内部和外部参数标定、光平面的标定、回转中心的标定。 设计牙模三维反求装置的机械结构和控制系统。在结构方面,设计2自由度回转式牙模测量机构;在控制方面采用上位机、单片机结合的控制方式,本文采用89C51单片机对57BYG250FB型步进电机进行控制并用C语言进行单片机程序的编写,利用Max232芯片和串口与计算机进行串口通信,使用工业摄像机和一字线激光器对牙模表面进行测量;利用VB语言编写上位机测量软件界面,对下位...

【文章页数】：68 页

【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 课题背景及研究的目的和意义
    1.2 国内外研究现状及分析
        1.2.1 反求工程简述
        1.2.2 双目立体视觉测量
        1.2.3 单目视觉方法
        1.2.4 结构光测量方法
    1.3 本课题研究的内容
    1.4 本章小结
第2章 牙模反求系统框架与测量方法
    2.1 引言
    2.2 牙模反求系统框架
    2.3 摄像机模型的建立
        2.3.1 摄像机透视投影模型
        2.3.2 线性摄像机模型
        2.3.3 非线性摄像机模型
    2.4 一字线结构光的理论建模
        2.4.1 线结构光的光平面
        2.4.2 反求图像中特征点的空间三维坐标
    2.5 本章小结
第3章 系统机械结构与控制模块的设计
    3.1 引言
    3.2 系统结构的设计与方案的选择
        3.2.1 系统对运动动作的要求
        3.2.2 系统结构方案设计与选择
        3.2.3 系统结构的建模
    3.3 系统控制电路的设计与电路的实现
    3.4 软件编程
        3.4.1 上位机
        3.4.2 下位机
    3.5 本章小结
第4章 测量系统的标定与目标的三维重建
    4.1 引言
    4.2 牙模反求测量系统标定的方法
        4.2.1 摄像机标定方法
        4.2.2 光平面标定方法
    4.3 牙模反求测量系统的标定与结果
        4.3.1 摄像机镜头的径向畸变的校正
        4.3.2 摄像机标定过程
        4.3.3 一字线激光光平面的标定
        4.3.4 回转台回转中心的标定
    4.4 牙模表面数据的三维重建
    4.5 牙模反求实验过程与误差分析
        4.5.1 牙模反求实验过程
        4.5.2 牙模反求误差及误差分析
    4.6 本章小结
第5章 系统的实现及测量操作
    5.1 引言
    5.2 系统测量流程
    5.3 牙模数据采集
        5.3.1 摄像机的标定
        5.3.2 光平面的标定过程
        5.3.3 回转轴标定过程
    5.4 提取采集图片组点的三维数据
    5.5 本章小结
结论
参考文献
致谢



本文编号：3887882