臺灣博碩士論文加值系統

　　本研究主旨為改良既有之非接觸式雷射結構光三維檢測系統，透過雷射結構光、光學取像、機構、軟體控制與加熱系統五大模組的整合，並使用兩台CCD相機，改善前一代量測系統之三維量測之能力與提升其精度。本系統使用多條線雷射結構光作為主動式光源，此結構光源乃是雷射光經過一繞射片產生多條線的雷射條紋；雷射結構光投射在物體上會呈現多條曲線，利用CCD相機擷取影像，進行灰階轉換、二值化、細線化之影像處理後，利用本研究開發的程式系統可計算出像素偏移量並建構出待測物的三維輪廓。本研究亦探討不同之量測環境與待測物，增加高溫煤渣之輪廓量測，用以計算本系統適應不同環境之能力。
　　本系統的實例應用，為量測常溫煤渣與高溫煤渣之三維輪廓，兩者均能夠呈現完整三維輪廓，經由擷取局部資料，與三次元量測儀量測結果比較，其高度誤差約0.790 mm內，相對差異百分比約為4.82%，而X、Y方向之誤差分別為1.300 mm與0.700 mm，相對差異百分比為3.46%與4.82%。本研究也針對斜度不同之梯形工件進行量測，測試雙鏡頭智慧判別之效能；經實驗結果，其表面特徵均能完整計算並加以呈現。與三次元量測儀量測結果比較，其高度誤差約為0.68 mm，相對差異百分比為4.55%，而X、Y方向之誤差分別0.97 mm與0.630 mm之相對差異百分比為1.44%與1.83%。

　　The needs of dynamic 3D profile measurement in industrial application is increasing. This study aims to improve the developed prototype of a non-contact dynamic 3D measurement system using structured laser fringes projection and equipped with dual CCD cameras, and to develop a 3D profile measuring system for heated slag. The developed system mainly consists of five modules, namely, the laser structured fringes projection module, the image acquisition module, mechanism module, the software module, and the heating system. The system utilizes the laser structured fringes generated by a diffraction mask as active light source. The deformed fringes projected on the object were captured by the dual CCD cameras. Based on the calibration results of the fringe offset vs. height variation of the gauge blocks, the height of the workpiece can be determined. To improve the measurement deviation of the heated slag resulted from the heat radiation, a bandpass filter for a CCD camera was adopted and tested. To evaluate the improved system with two CCD cameras, the slags and the trapezoidal blocks have been tested. Compared with the results measured by using a coordinate measuring machine (CMM), the deviation along z-direction for the test objects measured by the developed system were about 0.230 mm.

第一章 緒論
1.1 研究背景與動機
1.2 文獻回顧
1.3 本系統之實際運用
1.3.1 雷射誘發分解光譜技術沿革與原理
1.3.2 本系統之應用領域
1.4 論文架構
第二章 量測系統相關原理
2.1 數位影像處理
2.1.1 空間域濾波
2.1.2 二值化
2.1.3 影像形態學
2.1.4 細線化
2.2 三維輪廓計算方法
2.2.1 搜尋點資料
2.2.2 空點判斷與解決方法
2.3 計算像素偏移量
2.3.1 內插法
2.3.2 應用層面
2.4 雙鏡頭互補資訊
2.4.1空點個數分析
2.4.2空點之補正
2.4.3以位置補正
2.5校正系統
2.5.1影像與實際大小之關係
2.5.2條紋雷射光與影像之關係
2.5.3 最小平方法線性回歸分析
2.5.4雙鏡頭視野範圍校正
2.6量測結果校驗系統
第三章 系統架構與設定
3.1 雷射探頭模組
3.3 光學取像模組
3.3.1 CCD工業相機
3.3.2 帶通濾波片
3.4 機構模組
3.5 加熱系統模組
3.5.1電熱加熱爐
3.5.2 支架設計
3.6 軟體控制模組
3.6.1 量測主程式人機介面
3.7 系統整合
第四章 實驗結果與數據分析
4.1 比例因子 66
4.1.1 u.v方向比例因子校正
4.1.2 Z方向比例因子校正
4.2 煤渣輪廓量測
4.2.1 常溫下煤渣量測
4.2.2 高溫煤渣量測
4.3 梯形工件量測
4.3.1 梯形工件與X軸水平
4.3.1 梯形工件與X軸有夾角
4.4 三次元座標量測儀比較
4.4.1 煤渣量測之CMM比較
4.4.2 梯形工件之CMM比較
5.1 結論 97
5.2 問題探討與未來展望
參考文獻
附件一
附件二

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