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硕士学位论文
精细宽幅三维光学测量仪的软件系统研究
RESEARCH ON SOFTWARE SYSTEM OF FINE
AND WIDE THREE-DIMENSIONAL OPTICAL
MEASURING INSTRUMENT
刘昊鹏
哈尔滨工业大学
2017 年 12 月
国内图书分类号：TH741 学校代码：10213
国际图书分类号： 密级：公开
工学硕士学位论文
精细宽幅三维光学测量仪的软件系统研究
硕 士 研 究 生：刘昊鹏
导 师：姚 勇 教授
申 请 学 位：工学硕士
学 科：物理电子学
所 在 单 位：深圳研究生院
答 辩 日 期：2017 年 12 月
授予学位单位：哈尔滨工业大学
Classified Index: TH741
:
A dissertation submitted in partial fulfillment of
the requirements for the academic degree of
Master of Engineering
RESEARCH ON SOFTWARE SYSTEM OF FINE
AND WIDE THREE-DIMENSIONAL OPTICAL
MEASURING INSTRUMENT
Candidate： Liu Haopeng
Supervisor： Prof. Yao Yong
Academic Degree Applied for： Master Degree in Engineering
Speciality： Physical Electronics
Affiliation： Shenzhen Graduate School
Date of Defence： December, 2017
Degree-Conferring-Institution： Harbin Institute of Technology
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文
摘 要
对于应用在一些特殊场合的精密零件，对其表面微观形貌有严格的技术指
标，随着技术的发展，出现了各种各样的表面微观形貌检测技术，其中利用光
学干涉理论的表面形貌检测方法，因其具有不接触被测物，高稳定性和高精度
等优势，得到了广泛的研究和使用。近年来，在传统的形貌检测技术中引进机
器视觉理念，对微观表面检测技术进行升级，使得表面形貌检测系统向着以计
算机为核心，外围硬件为辅助的方向发展。
本文对基于微分干涉的形貌测量仪进行了探讨，设计系统上位机软件，并
搭建机器视觉系统实现自动化检测物体微表面形貌，结合光学检测系统的硬件
构成，选用合适高精度旋转台提供光学移相，选用高精度二维平移台搭载被测
物，选用高分辨率工业相机作为机器视觉系统的视觉单元，计算机用作处理计
算图像算法和控制算法。利用机器视觉理念搭建的物体微观形貌测量仪，提高
了系统的稳定性和重复性，可在复杂的工业环境中工作。
开发系统的上位机软件，软件通过串口与移动台控制器通信，通过千兆以
太网与工业相机之间传输数据，基于以上信息编写移动台控制器驱动和工业相
机驱动，实现控制旋转台和平移台的运动速度、方向和距离，实现控制工业相
机采集图像。干涉图像被用于计算表面形貌之前，需要对干涉图像进行预处理，
针对相机采集图像的特点，依托相关图像处理函数库设计图像算法，包括对目
标的分割算法，图像中大