従来のレーザー三角測量は軸方向距離のみを測定でき、横方向の分解能は表面の微細構造の影響を受け、測定精度は通常マイクロメートルレベルです。産業用高精度測定分野での応用範囲を拡大するために、移動物体の横方向速度と表面の軸方向距離を二次元直交で同期測定する方法と、スペックルノイズの影響を受けないエッジ検出軸方向距離測定方法を提案しました。本研究では、直射式レーザー三角測量センサが従うScheimpflugの法則を理論的に組み合わせ、被測定物の横方向運動、軸方向表面起伏、及び像スポット特性変化のマッピング関係モデルを構築しました。アルゴリズム面では、幾何光学とスペックル効果に基づき、デジタル画像相関技術を導入してスペックル内部のテクスチャ変位を捉え、Canny演算子とZernike亜画素エッジ検出アルゴリズムを組み合わせてスポットエッジの動的変化をリアルタイムで位置特定し、移動表面の横速度と軸方向位置を同期測定しました。実験結果は、測定の相対誤差と相対不確かさが10^-4まで低減可能であり、エッジ検出に基づく横方向測定分解能は一桁向上し、測定精度は亜マイクロメートルレベルに達しました。本手法はレーザー三角センサの測定・応用次元を拡張し、多自由度運動機械や流体力学などの動的挙動研究に技術的支援を提供できます。

レーザー三角測量;2次元直交測定;スペックル効果;デジタル画像相関;エッジ検出