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湖南省大学生研究性学习和创新性实验计划 项 目 结 题 报 告 项目名称： 紧固件三维模型测量 项目编号： 学生姓名： 刘 敏 所在学校和院系： 芙蓉学院理学系 项目实施时间： 2011.06-2013.04 指导教师: 郭 杰 荣 联系电话: 填表日期： 2013-4-7 湖 南 省 教 育 厅 2013年制 一、基本情况 项目名称 紧固件三维模型测量 立项时间 2011.06 完成时间 2013.04 项 目 主 要 研 究 人 员 序号 姓 名 学号 专业班级 所在院（系） 项目中的 分 工 1 刘敏电信0901 芙蓉、理学 三维点云数据拼接 2 何磊电信0901 芙蓉、理学 3D模型扫描 3 4 5 二、研究成果简介 项目研究的目的、意义；研究成果的主要内容、重要观点或对策建议；成果的创新特色、实践意义和社会影响；研究成果和研究方法的特色。限定在2000字以内。 一、项目主要工作内容以及技术特点 本平台针对紧固件三维模型无损测量中，精度及曲面测量的困难，采用多个软硬件集成的方式组建成的一个测量平台。平台可对各类工件进行3D测量，对于结构不规则工件，采用激光成像扫描方式获取曲面的3D数据。平台采用自制硬件设备及自编和开源代码设计完成，测量时不接触被测工件，实现无损测量，测量数据为通用格式，可与多种开发软件接口进行开发。针对于一些细小工件，我们还专门设计研究了对于细小规则工件的2D扫描，对于细小工件采用光学定标及图像数据转化，适应微小工件的2D间距长度，面积等的无损测量，测量精度达微米级，即可以获得微米级测量结果。 技术特点与进步： 1.装配激光系统，不仅观测到工件轮廓，而且对于工件的表面形状和高低也可以实现精准的测量；摄像头经光学定标后，视觉系统能对间距较窄的工件做精确测量，可以获得微米级测量结果，结果较为精准。 2.不受零件表面纹理和材质影响的高度方向的精密测量，实现非接触式的2D-3D测量。使得微细制造的零件在测量高度、平面度、及空间角度等位置关系方面及获取平面宽度、工件平面面积方面成为可能，并且具有高可靠性的测量准确性和重复性。 3.工件可以在测量范围内随意放置，测量方便 ，加装高精度转盘的应用实现一个坐标系下的综合应用，提供了复杂测量难题的解决方案。改变传统的依靠经验的手动测量方式，避免了由于碰触引起的变形减少了人为误差，使得以往通过眼睛和视觉对准位置进行的粗略估算的测量方式得到质的提升。 二、项目预订达到的要求 1.可以对于物体进行快速的三维立体扫描，不损坏被测物体； 2.能狗实现较快速度、非接触式的测量，得到三维点云数据; 3.改变了传统的视觉手动测量方式，避免了由于接触引起的变形，减少认为误差； 4.装配激光系统，可扫描工件表面轮廓，对与工件的表面形状也可实现精准测量; 三、项目研究总结报告 预定计划执行情况，项目研究和实践情况，研究工作中取得的主要成绩和收获，研究工作有哪些不足，有哪些问题尚需深入研究，研究工作中的困难、问题和建议。（字数不限，可加页面） 本激光三维模型数据采集系统能迅速克服物体三维外观扫描难的问题，解决了三维扫描系统成本高的问题。本系统经过多次对比实验改进，采用自制及购买的硬件以及多个开源软件David Laserscanner 2.6（免费版），Geomagic Studio软件，3Dmax等组合而成。硬件的主要组成 ：激光线源，摄像头，刻度转盘，三脚架，标定板等； 图1 激光扫描系统图 经过多次实验对比，较理想的完成了紧固件三维模型的测量工作，以下是三维数据采集的流程: 图2流程图 本系统采用软硬件结合的方式对模型进行3D扫描，能在短时间内得到所测物体的表面三维数据并对其进行表面重建，可以在很短的时间内得到一个完整的三维模型。 经过试验数据的反复对比，在系统的硬件部分，我们制作并采用了以下几种器材： 1、激光线源：采用激光二极管为核心器件,电激励式,工作介质为半导体，运转方式为连续激光，光斑模式为一字线状，发散角0.5-0.8mrad，线宽约1-5m，波长635nm，输出功