線型光學式三角量測系統與應用

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鄧亦書(Yi-shu Deng) 查詢紙本館藏

畢業系所

光電科學與工程學系

論文名稱

線型光學式三角量測系統與應用
(Linear optical triangulation measurement systemand applications)

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摘要(中)

本研究主要是提出一種新的線型光學式三角量測系統，藉由將雷射光束打在圓柱透鏡上形成一條細長的雷射線型光束，將其投射在待量測物體表面上，並用影像擷取裝置擷取光束因待測物體表面之起伏而産生形變之影像，傳輸至電腦，再用自撰的軟體分析影像，即可量測出物體表面之輪廓及位移資訊。
線型光學式三角量測系統經過一系列系統校正實驗及實際上的應用後，證明了本系統相當可靠且準確度高，與舊系統架構相比之下，本系統在單次可量測到的資料量有著大幅度的進步，最多可同時量測640個資料點，而本系統最小解析度達到10.20μm(0.1pixel)。
而系統應用於物體表面輪廓之分析，如鏡片輪廓量測、尺寸量測及中醫脈象量測，有著非接觸式量測系統之優點，可免於量測時破壞物體表面。

摘要(英)

This study develops a new linear optical triangulation measurement system by projecting a laser point onto a cylindrical lens to form a long linear laser beam. We project this linear laser beam on the surface of objects, and capture image information due to surface deformation by capture device , then transfer this image to computer. Finally, we use image analysis software to process this image , so that, we can measure contour information and the displacement information of surface of objects.
After a series of alignment experiments, proof that linear optical triangulation measurement system is a reliable system. Compare with old triangulation measurement system, linear optical triangulation measurement system can measure up to 640 data points in a single measurement progress at the same time, and resolution of this system is 10.20μm (0.1pixel).
The system can apply to analysis of surface contours, such as the lens profile measurement ,size measurement, and pulse measurement of Chinese medicine. It has an advantage of non-contact measurement, and it also can prevent surface damage from process of measurement.

關鍵字(中)

★ 輪廓量測
★ 線型光學式三角量測系統
★ 尺寸量測
★ 中醫脈像量測

關鍵字(英)

★ linear optical triangulation measurement system
★ contour measurement
★ size measurement
★ pulse measuremen

論文目次

目錄
中文摘要................................................Ⅰ
英文摘要................................................Ⅱ
誌謝....................................................Ⅲ
目錄....................................................Ⅳ
圖目錄..................................................Ⅶ
表目錄..................................................Ⅹ
第一章緒論
1.1 研究動機與文獻回顧...............................1
1.2 論文貢獻......................................2
1.3 論文架構......................................3
第二章系統原理................................5
2.1 光學三角量測原理..................................5
2.2 線型光學三角量測原理..............................6
2.3 光學影像處理分析..................................8
2.3.1 次像素原理...................................9
2.3.2 影像二值化..................................10
2.3.3 光學質心法的計算............................11
第三章線型光學式三角量測系統........................14
3.1 線型光學式三角量測系統介紹.......................14
3.1.1 系統架構..................................14
3.1.2 系統光源..................................15
3.1.3 影像感測元件..............................18
3.1.4 軟體與實驗環境............................20
3.2 三角量測系統架構的比較...........................20
3.3 實驗與程式分析流程...............................23
3.4 線型光學式三角量測系統校正........................24
3.4.1 解析度與取像範.圍校正......................24
3.4.2 Z軸位移校正................................26
3.4.3 系統光源穩定性校正.........................29
3.4.4 頻率校正...................................31
3.4.5 系統校正結論...............................34
第四章線型光學式三角量測系統之應用................35
4.1 量測之應用........................................35
4.2 鏡片輪廓量測......................................35
4.3 尺寸量測..........................................44
4.4 中醫脈象量測......................................49
第五章討論與未來展望.............................53
參考文獻.................................................55

參考文獻

[1] 林增耀， ”尺寸量測儀器的校正與其修正要點“，量測資訊第八期。
[2] 孫文信，羅美俐，“一項基於三角測距原理的距離量測系統設計”，光電資訊第12期80年12月。
[3] 吳季樺,“光學質心法應用於光電量測系統之研究”, 國立中央大學, 光電科學研究所, 博士學位論文, 民國94年。
[4] Wu Jih-Huah , Chang Rong-Seng, and Jiang Joe-Air,”A novel pulse measurement system by using laser triangulation and a CMOS image sensor”,SENSORS,Vol 7,pp.3366-3385,December 2007
[5] 陳俊吉, ”利用三角測量法量測人體脈搏”, 國立中央大學, 光電科學研究所, 碩士學位論文, 民國94年。
[6] 高典佑, ”三角量測法應用在人體脈搏量測”, 國立中央大學, 光電科學研究所, 碩士學位論文, 民國95年。
[7] Kai-Sheng Chen, Jih-Huah Wu,Hsin-Yang Chen,Tien-Yu Kao,
Rong-Seng Chang,“Application of Pulse Measurement System based on Laser Triangulation method in Traditional Chinese Medicine Diagnosis” , OPT2005, Conference in Taiwan.
[8] 陳楷升, ”３-ＤMoiré表面監測系統於中醫把脈的應用”, 國立中央大學, 光電科學研究所, 碩士學位論文, 民國95年。
[9] 郭又榮, 「新光學三角量測系統與應用」, 國立中央大學,光電
科學研究所, 碩士學位論文, 民國97年
[10] 彭政忠, “精巧型數位影像之距離及角度量測系統”, 國立中央大學碩士論文, 民91。
[11] HP 5529A雷射測距儀產品型錄。
[12]費兆馥，“現代中醫脈診學”，人民衛生出版社，2003

指導教授

張榮森(Rong-seng Chang)

審核日期

2009-7-22

推文