针对当前线阵相机几何标靶标定精度不足的问题，提出了一种基于绝对相位标靶的线阵相机标定方法。针对线阵相机成像特点，设计了结合相位与格雷码的绝对相位编码标靶。标定时首先由线阵相机获取标靶图像，计算标靶的绝对相位；然后在空间不同位置处摆放标靶，采用辅助面阵相机获取标靶间的相对位置关系，建立线阵相机图像与空间点的精确对应关系；最后采用两步法标定获取线阵相机内两相机间的坐标变换关系。仿真与实验结果表明：标定的最大重投影误差为0.089 pixel，与现有方法相比降低了79.78%，所提方法具有良好的抗噪、抗离焦性。

针对现有承轨台检测方法中存在的问题,提出一种基于改进的双目线结构光传感器的承轨台测量方法。测量时双目传感器中两个相机与承轨台之间的相对位置保持不变,通过传感器内置的驱动装置控制线激光器移动完成承轨台的扫描,获得点云数据,这提高了承轨台预埋套管位置的数据采集效果和测量精度。在承轨台点云数据处理方面,提出了基于Spearman秩相关系数的点云数据分割提取方法,根据参数定义,实现承轨台5项关键几何参数的自动非接触测量。实验结果表明,所提测量方法精度可达0.3 mm,满足轨道板检测的要求。

轨道板的外形尺寸精度对于保证高速铁路轨道质量起着至关重要的作用, 针对现有轨道板检测方法存在的问题, 本文建立了一种基于线结构光传感器的轨道板测量系统并提出了基于轨道板点云数据的几何参数测量方法。线结构光传感器按照固定间隔扫描CRTS III型轨道板, 获得点云数据; 利用轨道板中特殊位置点云数据对整个点云数据进行位置和姿态的校正; 最后根据特征参数定义, 实现轨道板四项关键几何参数的快速非接触测量。实验结果表明, 本文提出的测量方法测量精度可达02 mm, 满足轨道板的在线检测要求

由于数字光栅投影仪的光强传递函数对于正弦投影条纹的质量以及相位测量精度起着至关重要的作用, 本文提出了一种校正光学三维扫描仪光强传递函数的新方法。首先, 分析了由于投影仪非线性响应引起的光栅谐波的相位测量误差; 然后,通过投影一组不同灰度级的图像, 并利用光功率计测出数字投影仪投出图像的亮度。接着, 通过分析得到数字投影仪的非线性响应特性曲线, 再经过数据处理, 即可获得投影仪的光强传递函数; 最后, 对光强传递函数进行反函数逆变换, 得到一个校正后的非正弦光栅, 利用投影仪对该光栅的投影即可在被测物体表面上获得一个正弦光栅。数字投影仪对标准平板的测量结果表明, 校正前平均误差为071 mm, 校正后为055 mm; 对于标准量块的测量, 校正前的平均误差为062 mm, 校正后为015 mm。上述结果表明, 本文提出的方法可以减小由于系统非线性响应引起的测量误差并提高测量精度。

提出一种激光扫描自动测量轮对几何参数的方法。传统方法将某一特定位置测量的踏面轮廓与标准轮廓进行比较，进而测量出各个参数；该方法采用两个线结构光视觉传感器对轮对进行三维扫描，通过计算机对点云数据进行处理，计算出直径、轮缘厚、踏面磨耗以及轮辋宽等参数，对线结构光视觉传感器与轮对的相对位置和姿态没有严格要求，提高了测量精度。实验结果证明了方法的可行性。

设计了一种适合于计算机X射线扫描仪的新型激光扫描系统，其空间分辨率为10 lp/mm。针对常用扫描机构的不足，用五角棱镜和聚焦物镜组成扫描臂取代传统的Fθ镜头，利用成像板的柔韧性实现圆弧形进片，扫描臂同时作为接收器收集激发出的荧光，从而简化系统结构，提高系统性能。利用所设计的光学系统，分析了激光光点大小对分辨率的影响，结果显示光点越小，系统分辨率越高。分析了系统中影响激光光点大小的因素，在高转速条件下对扫描臂进行了有限元仿真，计算了当入射光与五角棱镜入射面不垂直及五角棱镜存在安置误差时，对激光光点大小的影响。结果显示光点直径最大相对变化量为0.07%，表明所设计的激光扫描光学系统具有一定的容差性和实用性。通过实验验证了所研制扫描仪的性能，结果表明图像具有良好的视觉效果，能够满足工业检测要求。

设计了一种适合于计算机X射线扫描仪的新型激光扫描光学系统,采用五角棱镜和聚焦物镜组成扫描臂以取代传统的f-θ镜头,利用影像板的柔性成圆弧形进片。扫描臂又用做接收器件来收集激发出的荧光,使得系统性能提高,同时结构简单。用Zemax光学软件对扫描物镜的光学性能进行了分析。对机械结构进行了有限元仿真,确定了扫描臂转速。研究了当入射光与五角棱镜入射面不垂直及五角棱镜存在安置误差时,对系统分辨率的影响。结果显示设计的激光扫描光学系统具有一定的容差性。实验验证了所设计制造的扫描仪的性能,扫描图像具有良好的视觉效果,能够满足工业检测要求。

A new high-performance laser scanning system is designed. In this system, a scanning arm consisting of a pentagonal prism and a scanning object lens is used to replace the traditional F \theta lens, and a circular imaging plate transmission mechanism is specially designed in order to meet the requirement of the scanning arm. At the same time, the stimulation fluorescence can be obtained by the scanning arm. Some main factors that influence the spatial resolution and the performance of the laser scanner system are analyzed, and the analysis results are presented, which is helpful for further optimization design of the system. Experimental results indicate that the images obtained by the system have good visual effects and can meet the requirements of industrial inspection.

针对X 射线工业检测,设计了一种适合于计算机X 射线扫描仪的新型激光扫描系统。用五角棱镜和聚焦物镜组成扫描臂以取代Fθ 镜头,利用影像板的柔性成圆弧形进片。同时扫描臂又用做接收器件来收集激发出的荧光,使系统性能提高,结构简单。根据进片方案,确定了扫描仪的系统控制方法,给出了控制过程时序图。计算了当五角棱镜存在安置误差时,对系统分辨率的影响,表明了设计的激光扫描系统具有一定的容差性和实用性。用实验验证了所设计制造的扫描仪的性能,结果显示图像具有良好的视觉效果,能够满足工业检测要求。

复杂物体的快速三维测量是光学三维轮廓术的难题之一。提出了基于调制度比的光学三维测量新方法，设计了基于共轴光路的测量系统。理论分析表明，在几何光学近似下，物体表面一点调制度比的对数与该点的高度成正比，因此可以用调制度比作为物体高度的载体。通过标定建立高度与调制度比的查找表，测量时利用CCD在两个不同的位置分别获取物体表面的光栅信息，利用傅里叶变换方法计算相应物点的调制度并计算比值，根据调制度比值通过查找表得到相应物点的高度信息。该方法采用共轴光路，有效避免了阴影和遮挡问题; 采用调制度比作为物体高度测量的载体，只需要两幅光栅图就可以得到物体的高度信息，具有测量快速的优点。对高为79.51 mm的台阶测量的相对误差为0.86%，实验结果证实了该方法和系统的有效性。