题目：基于激光三角法的三维形貌测量系统研究

随着航空航天、汽车工业和加工制造业的飞速发展，对自由曲面的高精度实时三维测量的要求越来越迫切。本文针对远距离大尺寸物体三维形貌测量需求，研究了基于激光三角法原理的点扫描三维形貌测量技术，建立了系统数学模型，设计并构建了双振镜点扫描三维形貌测量系统。本文的具体工作内容包括：(1) 在分析了双振镜点扫描三维形貌测量系统测量原理的基础上，建立了系统数学模型，推导了物体表面测量点的坐标计算公式；针对系统测量需求，完成了系统部件选型、结构设计及系统结构布局，构建了系统原理样机；对系统的测量范围进行了理论分析和实验验证；采用李萨如图和玫瑰线图实现了物体表面任意指定区域的随机扫描；(2) 提出了以坐标系转换为基础的实用的、简单易行的系统现场标定方法；利用二维平面靶标在测量空间内自由摆放数次，根据靶标上特征点及其像点间的位置关系，以坐标系转换为基础实现了测量系统现场标定；(3) 对平面、球面、圆柱面以及自由曲面等进行了测量实验以验证系统有效性。测量距离1m处，测量点到拟合平面的距离误差均值0.70mm，球面和圆柱面直径测量误差均值0.51mm和0.50mm；测量距离10m处，测量点到拟合平面的距离误差均值17.85mm；(4) 分析了系统测量误差的来源并做了相关实验，提出了减少测量误差和提高系统测量精度的措施。系统实验结果表明，本文建立的双振镜点扫描三维形貌测量系统能够实现远距离大尺寸物体的三维测量，获取物体的三维形貌信息。