文档介绍：光机电一体化技术(研究生教材) 、制造业( 电子、半导体、机械、汽车、飞机等制造行业) 和军事领域都具有重要应用。激光具有非接触,无污染,热影响区域小,加工精度以及经反射可转向等特点,比其他方法更快、更好、更经济、更方便。在电子行业、半导体行业、通信业、光信息存储、智能化识别及医疗仪器等方面,激光技术都具有广泛应用,特别是激光微细加工对普通的微机械加工具有更大的竞争力。美国 Neuman Micro Technologies 在准分子激光器微细加工方面进行了专门研究,在Jloypehc 实验室研制出波长 308nm 的准分子激光器,制作用于金属一氧化物——半导体结构的小于 1 微米的元件。日本 Sanyo 公司从事激光方法研制在非结晶硅上无材料热损时,获得宽为 60微米的母板。随着激光技术的进一步发展和市场的不断扩大,光制造技术将在所有制造领域内取代传统的机械制造,激光微制造技术使微精密元件成为可能,并视微系统朝着多样化和智能化方向发展,最终在汽车、医疗和环保领域得到更广泛的应用,在国民经济和工业发展中起着日益重要的作用。 2. 激光在物体三维建模及智能识别方面的应用 引言现代化高新技术产业中,无人化生产线(简称 Line )上的元件,诸如电子元件、电子插接件、金属零件及非金属零件、特别是一些具有放射性或有毒的元器件,它们在 Line 上,须对它们进行在线实时动态识别及检测,判定其形状、位置、状态及精度。本节介绍了一种利用激光及动态定位技术实现对 Line 元件的三维形状、状态及动态进行在线实时动态识别及检测的新方法。提出了激光三维信息及动态信息的采集方式,推导出在线动态三维建模的有关数理模型,论述了瞬时动态定位原理及应用,提出了特征识别模式方法,建立了激光动态识别 Line 元件三维形状及动态的系统。 Line 元件的三维形状的激光动态识别方法的提出以Line 的传送带为例, Line 元件三维形状及动态的系统示意图,其中 1为摄象机 I,2为激光扫描器, 3为摄象机 II,4为传感器发射头, 5为传感器接收头, 6为传送带, 7为元件。利用激光照射扫描 Line 元件,通过两个以上摄象机配之以瞬时动态定位系统[2],由计算机进行中央集成控制及信息在线实时采集与数据处理、识别、建模。按 Line 元器件特点,采用特征识别模式方法建立编制智能识别软件,利用模糊数学原理编制数据处理及建模[3],编辑智能示教软件,根据 Line 元件形状复杂程度,相应增加摄象机及激光扫描器的数量,最终实现激光动态识别 Line 元件的形状及状态。 Line 线无人化生产线( Line )上,多用传送带或滑道来输送元件,在元件被传输的运动状态下,要对其进行在线实时识别[2],为此,提出 Line 元件的瞬时动态定位原理。在 Line 上设定识别区,安装传感器 4、5,当元件运行进入识别区时瞬间发指令,激光器开始扫描采集元件的形状信息,优先遴选元件的基本定位特征数据及尺寸,确定瞬间定位“线”或“面”,最有效的选法是以 Line 元件的外阔的最长线作为定位线,以 Line 元件的外阔的最大面积作为定位面,以此作为二次瞬时采样时的定位基准,为元件的三维形状及状态的动态在线采集与识别提供了前提条件。 三维建模的数理模型的建立以航空摄影测量学为基础建立物点三维坐标数学模型[1]。以Line 的传送带为例,元件在传送带上随其运动,。如图 1所示,在识别区建立空间坐标系。如图 1所示,元件置于物空间 O-XYZ 坐标系内,激光光点 A物空间内的坐标为 A(X,Y,Z ),物点 A影射到摄象机 I和摄象机 II的象平面上,所形成的象点分别 a 1和a 2,摄象机 I和摄象机 II的象空间坐标系分别为 O 1-x 1y 1z 1 和O 2-x 2y 2z 2,象空间坐标原点取其投影中心,它们在物空间上的坐标分别为 O 1(X O1,Y O1,Z O1),O 2(X O2,Y O2,Z O2)。象点在象平面上的坐标分别为 a 1(x 1,y 1), a 2(x 2,y 2),摄影主距分别为 f 1,f R 1,R 2。 R 1 111213 111213 111213???????????,R 2 212223 212223 212223???????????。根据摄影测量原理得: Z3X 5 6图 1. 激光动态识别 Line 元件三维形状及动态的系统示意图 Schematic diagram of laser dynamic identifying ponents 1 2A Y 470 XXYYZZ R