激光掃描與雕刻集成系統(tǒng)的輪廓提取算法研究.pdf

1、三維激光掃描儀基于光學三角測量原理，采用雙CCD攝像機采集激光線在物體表面上的掃描光帶，送入計算機進行處理，得到物體表面準確的三維坐標，實現(xiàn)物體表面形狀的數(shù)字化。將激光掃描測頭安裝在雕刻機上可以實現(xiàn)掃描測量與雕銑加工的集成系統(tǒng)，激光掃描與雕刻集成可以方便快捷地實現(xiàn)產(chǎn)品原型數(shù)據(jù)采集到數(shù)控大規(guī)模生產(chǎn)，大幅縮短產(chǎn)品設(shè)計周期，降低成本，提高生產(chǎn)效率，保證產(chǎn)品質(zhì)量。目前生產(chǎn)實踐中越來越多的企業(yè)對已有的數(shù)控機床進行技術(shù)升級，通過在已有機臺上安裝激光

2、掃描測頭，原有的設(shè)備不僅具有加工功能，而且可以快速采集產(chǎn)品原型的表面數(shù)據(jù)，使企業(yè)產(chǎn)品的數(shù)字化設(shè)計與制造更加緊密地結(jié)合在一起，產(chǎn)品由手工原型到定型的周期很短，滿足了企業(yè)的多樣化、個性化生產(chǎn)需求，增強了企業(yè)在經(jīng)濟危機中的市場競爭力。
　　 在三維掃描儀對物體掃描過程中，由于測量時各種環(huán)境因素、電信號干擾和被測物體表面特征，如粗糙度、材質(zhì)紋理、表面缺陷等的影響，導致掃描數(shù)據(jù)中存在噪聲，使用磨光算法對所有點云進行相同的磨光處理，會丟失掉

3、物體邊緣輪廓特征。必須對測量數(shù)據(jù)進行光順去噪處理，以利于提高生產(chǎn)效率，保證產(chǎn)品的雕刻質(zhì)量。
　　 針對現(xiàn)有磨光算法的不足，本文主要研究的是激光掃描與雕刻集成系統(tǒng)的輪廓提取算法，主要工作如下：
　　 1.分析激光掃描數(shù)據(jù)中存在的噪聲及其對雕刻效率和質(zhì)量的影響，指出現(xiàn)有各向同性光順算法對物體輪廓細節(jié)的影響，提出本文“先提取邊緣輪廓信息，后磨光”的設(shè)計思路。
　　 2.按行列交替的方式，基于幾何參數(shù)識別掃描數(shù)據(jù)的輪廓信

4、息，主要依據(jù)斜率、角度、距離等參數(shù)分析識別輪廓點，然后將掃描數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為雕刻灰度圖，應用已有圖像邊緣提取算子提取掃描數(shù)據(jù)中的邊緣信息，并做對比分析，采用改進的拉普拉斯算子提取灰度圖輪廓，最后綜合圖形和圖像兩方面提取的輪廓信息，對非輪廓點進行光順處理，較好地保護物體表面細節(jié)的輪廓，減少了磨光算法的盲目性，解決了光順過程中細節(jié)丟失的問題。
　　 3.設(shè)計并實現(xiàn)了三維激光掃描與雕刻集成系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)邊緣輪廓提取算法，經(jīng)過磨光的平面浮雕數(shù)據(jù)