入門
なぜならその非接触技術、聴衆、高精度かつリアルタイム自動ハンドリング特性の次元ボディスキャナは、常に研究の焦点となっています。測定器層状の輪郭を開発する米国の繊維・アパレルテクノロジー企業、ドイツASSYST Bullmer TELMATOptifitは、3次元ボディ測定器を開発しました。中国、香港理工大学を設計し、バストを測定するために、プロトタイプのモアレ写真機材、その後、更に発展CubiCam 3次元ボディスキャンシステムを構築しています。
1990年代後半の中国本土は、高等教育や研究機関のいくつかの機関は、このような身体測定システムを一般的な物流部需品機器研究所服の北京大学が共同開発した「格子デュアルビューと投影」として、この分野での研究を行いました。現時点では、これらの三次元体の測定システム、例えばCCDカメラの解像度などの多くの欠点がまだあるとキャリブレーション・プロセスは、システムの精度を制限し、そしてコンピュータ複合インタフェース、宇宙システムの試験は、広い範囲に適していない、取り外し可能な、比較的大きくありませんプロモーション、価格は一般的に高く、実用性は強くありません。 CCDカメラと逆多方向三次元スキャナ本体スキャナによって開発されたポイントクラウドの取得及び処理ソフトウェアを使用して、この目的のためにマスターユニット構成制御システムとしてのマイクロコントローラを開発しました。
3次元スキャナ原理相法
呼ばれる位相測定プロフィロメトリー[6、として知られている位相シフト法は、光強度分布に変調された三次元輪郭情報を取得するオブジェクトの正弦波格子投影面の使用である、オブジェクト、すなわち位相マップの表面上に近接場光を撮像し、幾何関係は、三次元表面再構築を完了するために、三次元表面輪郭情報を決定しました。
位相シフト、Rは、それぞれ「それぞれCCDカメラレンズの入射瞳と瞳の光学的中心」は、図に示すレンズ瞳光路方式の投影システムと射出瞳の光学中心基準面、です。基準面上に投影される任意の点におけるオブジェクトの日付は、線分H-H「の高さであり、測定対象点の日です。 、ポイントがその日の内にあり、巨大な基準平面Rの交点に接続Gは、黒と白の正弦波格子と固定プレートのピッチであり、光源装置は、被測定物の表面に、白色光Qを発する位相変調を形成する、すなわち、物体の凹凸表面トポグラフィ、歪んだ投影ゲート線ルールので、格子Gを介して投影されますCCDカメラにより取得された図は、撮像面が低下します。 Oは、座標系の原点とする、射出瞳から最もLの光学中心にカメラ足の基準面は、投影システムの光学中心と撮像光学装置中心リンク長さEは、dは、点HH「における物体の高さがILZありますそれぞれ点H」と同じ位相値の二つの画像
基準面RとB、点Aと位相に位相差をA =によって生成され; Gプレートをゲート線ピッチで基準面上に投影される正弦波格子ピッチゲート線P、二つのゲートでありますラインは、ピッチ周波数です。プラントのn。 H「を、により基準面Rにカメラの光学中心の巨大な並列接続投影システムの光学中心、そこAAHBに、物体点の座標で表されます。
実施の形態2に係る三次元計測システム
本明細書において、位相シフト法による三次元スキャナを構築し、ワークフローが図2に示されています。レンズの組み合わせにより、白色光のように点光源設計によって試験体上にレンズを通過した後、回折格子、格子上の位相変調入射に必要な平行光線を形成する工程と、マイクロラスターは、機械によって、ガイドレールに取り付けられ構造も車軸スピンドルがステッピングモータに接続されている位相シフト法を実現するように、ステッピングモータは、このようにレール上に移動シフト位相格子を駆動する、水平運動にスクリューシャフトによって回転するネジ、相スマート図CCDカメラによって取得が完了した後、それぞれが所定のラスタグリッドにより移動、CCDカメラは、人間の逆過程の3次元再構成によって取得された画像と記憶されたラスタ画像が完成する捕捉しました。
3ハードウェア設計
3.1ハードウェアの全体的なデザイン
単一のシングルチップ設計に基づく図の撮像システムの位相制御システムは、制御量を作業関連するハードウェアシステムのニーズおよび要件に応じて、制御システムは、データ取得を有していなければならない、パルス幅変調（PWM）信号が生成され、ホストコンピュータ、センサ制御と通信全体光源、コンデンサーレンズ、絶縁ガラス、及び投影対物レンズの他の構成要素と格子ルーティング投影格子機能モジュールの3.2デザインは、光源は、12V / 5W選択、高輝度、高発光効率、低発熱、長寿命要件のために満たされなければなりません点光源としてのLED。レンズを集光する凸面の反対側に配置された2枚の平凸レンズで構成され、被写体画像上の格子の輝度及び均一性を増加させる、光をフルに活用しながら、均一な光強度を得るために、均一格子に照射された光を収束するように作用します。 、空間周期は、ラスタラインの投影対物性質の間隔に相当するスペーサーがスリット又は線の空間的な周期であることを特徴とする請求スクリーン又は光学的特性の周期的空間構造、本システムで使用するための正弦波格子を有する回折格子であります格子の実像を形成する凸レンズ。
格子3.3システム設計の位相シフト
ステッピングモータカップリングを介して、次が発生する最初の原点位相シフトに戻すための逆転駆動位相シフトされた正弦波格子のステッピングモータの完了後レール上のねじ正弦波格子の水平運動を駆動します。格子線は、このようにシステム格子の位相シフトを必要とする、各移動50、0.50ミリメートルのピッチ、0.125ミリメートルであるので、高解像度及び位置決め精度を有しています。位置決めブロックに埋め込まれた正弦波格子が、同時に、位置決め機構により移動ブロックがレールに取り付けられたレール、容易なメンテナンス、従って精密転がり案内の選択、すなわちを必要とする、スライダを位置決めするためのブロック。従って（0.005から0.003）低い摩擦係数を有する、V字状の軌道面と転動体としてボールを用いローリングガイド、点接触であり、高感度スライダー、滑らかでゆっくり動くときはクリープしにくいです小型、高速で振動を停止します。
3.4インテリジェントCCDカメラシステム
相正弦波格子図を生成する投影光路は、人体にコンピュータ処理用の画像データを取得し、捕捉するための必要性を打ちます。この測定システムは、標準MVC2000高速、高解像度の画像捕捉システムに従う、それは、レンズ、CCDセンサチップ、映像信号処理回路、データ伝送インターフェース、電源、全体として統合された筐体を拡大し、それがプラグとすることができるUSB2.0を使用しますその使用は、ボードレベル、パッケージを提供し、ユーザの設計に基づいて、ユーザの要求に応じてカスタマイズすることができ、マイクロプロセッサ制御インタフェース予約システムの開発は、完全なSDK開発キットを提供します。
4ソフトウェア設計
4_1全体的なデザイン
ソフトウェア機能は、USBインターフェースドライバ、マンマシンインターフェースモジュール、モジュールを設定MVC2000システム、画像前処理モジュールは、各モジュールはデータインターフェースを介して、それぞれの開発環境を有し、マイクロコントローラファームウェアモジュールの様々な部分に分けることができますインタラクティブ機能nは、図4に示すシステムのソフトウェアブロック図。マイクロコントローラ・ファームウェアモジュールは、USBインタフェース制御レジスタの初期化とエンドポイントクロスバーレジスタとI / Oポートの初期化を含むマイクロコントローラ及びその周辺装置を初期化するために、USBインターフェースドライバ機能は、ハードウェアデバイスの動作、ドライブハードウェアの機能を提供します。応答して、画像取得カメラのパラメータを設定するためのモジュール、励起フラッシュ作業、MCU制御コマンドを設定MVC2o0Oシステム。イベントメニュー、ダイアログボックスに完了応答のマンマシンインターフェースモジュール、対話型機能の一部を実現するために、画像前処理モジュールは、三次元体を得るために位相情報をアンラップ、実数値の位相マップ、三角関数を含みます。
4.2 SCM制御モジュールの設計
Cプログラミング言語、迅速かつ容易にI / Oポートを完了するために、より複雑なI / Oポート、およびシリコン・ラボラトリーズ単一の統合開発環境（IDE）の強力で直接設定C805 1F340に基づいてドイツのKeilソフトウェア会社Keil社のC初期化Keil社Cは、その中に一体化することができるので、IDEで開発されたマイクロコントローラの制御プログラム。システム周辺機器や各種USBインターフェースからの応答は、様々なデータ交換およびイベント処理のための割り込み要求をしながら、SCM制御プログラムは、システムの初期化、割り込み処理、及びデータ伝送ソフトウェアウォッチドッグを含みます。
4.3ヒューマンインタフェースデザイン
測定システムは、選択された撮影モードを含むインタラクティブインタフェースワークフローフレームワークを設定し、コマンド他の実施形態では、操作ミスや制御コマンドの実行中にタイムリーに警告メッセージを撮影関連コンポーネント及びパラメータ設定の状態は失敗し、ソフトウェアインターフェイスの開発を関数ボックスに関連し、ポップアップメッセージウィンドウ、ツールバーをプルダウンし、徐々にように活性化しました。
実験5
各取得ラスタ画像変形例4を取得し、三つの異なる方向の投影格子をマネキン、及び取得部CCD〜Hのラスタ画像を使用してスキャナから3次元スキャナを用いて設計された、画像の取得は、織機内に完了することができます。 USB通信ポートコンピュータに変更ラスタ画像の入力を使用して、及び位相格子の変形は、三次元ポイントクラウドを生成する処理を示すアンラップ。スプライシング技術曇り点モデルポイントクラウドの自動スプライシング異なる向き、ステッチ図の曇点を用いて、図5（a）に示します。テクスチャ加えて、PLCを保つために提供される各制御表面のタッチキーの設計パラメータに注意を払う必要があり、ロック制御関係。 、タッチスクリーン上の画面を監視し、実行することにより、生産ライン全体を補正するために。 PLCプログラムは、それらを繰り返すことはしません。この中には非常に具体的です。
結論
性能指標および各制御ニーズに十分配慮して設計プロセスの生産ライン全体ので、産業用イーサネットを介して、制御ユニットのモジュール設計は、それらを制御するために、制御点の各々は、中央コンソールの生産ライン上にありますこれは、両方の監視機器の利便性のために、集中監視することができますが、また、システムの正常かつ効率的な運用を確保するために、より良い技術を提供し、生産ライン全体の運用管理・保守を容易にします。良い効果、ユーザーへのアクセスに過去6ヶ月間実行している生産ライン全体、。
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