1.1 在线检测简述

在线检测根源于推理控制中的推理估计器，其原理是采集某些容易测量的参数，以这些易测参数为输入，构造数学模型来计算需要得到的、难测的参数。工业在线检测是指在生产流水线上，加入一定的检测设备，对产品的相关参数进行实时检测[1～7]。工业在线检测包括检测与控制，即在生产流水线上应用各种传感器，对产品的某些易测量的参数进行实时监测，并分析、处理测量结果，将计算得到的参数与预先设定的参数指标进行比较，得到误差信号后做出工艺决策，从而使生产线处于连贯运行状态且能保证产品的质量[2]。

在线检测反映了流水线生产的自动化程度，实现对产品质量参数的实时检测，智能地将不合格件及时剔除，将极大地提高生产连贯性、节约生产时间；同时可以避免对不合格品进行进一步加工所带来的材料、能源耗损；并且可以减少设备停机检修时间、检测人员数量和工人劳动强度，提高生产效率。产品的外形尺寸是在线检测的重要参数，尤其是在利用数控机床加工机器零件，从粗加工到半精加工到精加工的过程中，产品的外形尺寸检测主要分为一维检测、二维检测、三维检测和多维检测[8]，其中以三维检测较为典型。目前常用的三维检测方法主要分为接触式和非接触式，测量机理主要以光学、机械、电磁学、声学为主，如图1-1所示。

基于光学手段发展起来的三维传感技术在三维检测领域占据着重要地位，在光学三维传感技术中，x、y 方向信息的获取主要采用摄像机标定，z方向信息（深度信息）的获取常采用激光扫描、立体视觉、结构光等技术。计算机并行运算速度的提高、图像采集设备的更新及计算机辅助分析技术的发展促进了基于光学手段深度获取方法的迅速发展[9～14]。基于数字光投影的深度获取方法作为光学深度获取的重要方法之一，具有全场分析、高分辨率、无接触、无损等优点，在工业在线检测中有着巨大的应用前景[15～18]。