基于线结构光传感器的多型胶体三维尺寸测量方法

为解决当前工业点胶质量检测精度低、算法通用性差等问题,提出了一种基于线结构光传感器的多型胶体三维尺寸测量方法。该方法使用线结构光传感器进行胶体图像采集,采用一种倾斜矫正方法解决受外界影响导致高度图数据不准的问题,而后提出胶体三维测量方法。针对多种形状胶体,设计并优化了一种直线扫描测宽法与一种骨架提取测宽法,将两者结合提出了一种自适应测宽法。通过对比分析,实验结果表明所提出的测量方法能够有效适应多种形状胶体实现高精度三维测量,测量平均相对误差低至0.55%,具有较强的通用性与准确性。

多传感器线结构光视觉测量系统全局校准

针对现有多传感器线结构光视觉测量系统全局校准过程中通常需要三维测量设备、校准过程复杂等问题,提出了一种基于一维靶标的多传感器线结构光视觉测量系统全局校准方法。此方法以一维靶标为中介,首先由每个线结构光视觉传感器得到光条与一维靶标相交点在各自测量坐标系下的三维坐标,然后由交比不变性得到相交点在一维靶标坐标系下的坐标,进而得到不同相交点的空间距离,将一维靶标在合适位置摆放多次,以相交点之间的空间距离为约束条件,建立以旋转矩阵和平移矢量为参数的优化目标函数,通过非线性优化算法求解出各线结构光视觉传感器间的旋转矩阵与平移矢量。此方法不需要借助复杂靶标及三维测量设备,校准过程简单,并且能达到较高的校准精度。实验结果表明,全局校准的均方根(RMS)误差优于0.1mm。

基于线结构光的零件三维尺寸测量系统

针对原有接触式三维测量技术测量时间长、效率低、对零件有损伤等问题,提出一种基于线结构光的零件三维尺寸测量系统。建立光平面数学模型,采用基于平面靶标的自由移动标定法标定光平面,利用基于Hessian矩阵的Steger方法对线结构光中心提取,通过坐标变换得到零件的三维尺寸。在Visual Studio软件中的Winform窗体应用设计三维测量系统的软件交互界面,搭建实验测量平台进行多个零件的测量实验。实验结果表明,对不同零件三维尺寸测量相误差均小于4%,提出的测量系统及方法具有较高的精度和稳定性,能够满足工程应用。

基于全向结构光视觉传感器的管道内壁缺陷测量实验设计

针对机械工程测试课程实验要求,结合管道内壁测量的实际工程问题,该文设计了一种基于高分辨率摄像机与光学反射系统的全向结构光视觉传感器,该传感器采用结构光视觉三维测量技术实现管道内壁缺陷测量,具有制造成本低、测量精度高的特点。针对传感器标定与应用设计了4个实验项目,实验结果表明,在狭窄受限空间和低光照的环境中,该测量系统可以实现管道内壁的三维测量,满足实际应用要求。通过实验,学生加深了对视觉测量理论知识的理解,掌握了理论知识在实际工程中的应用,为后续研究及工作打下基础。

多线结构光视觉传感器测量系统的标定

为实现大尺寸轧钢几何尺寸、形状误差、表面缺陷的实时检测,采用4个激光器和4个CCD摄像机搭建了多线结构光视觉传感器测量系统。针对多视觉传感器全局校准的关键问题,设计了特殊形状的靶标,提出了新的全局标定方法。利用交比不变原理获取光平面上多个标定点,同步实现视觉传感器的局部标定和全局校准。详细阐述了标定的基本原理和系统构建过程,分析了标定中存在的误差,并提出了减小误差的方法。实验验证系统重复测量精度在0.04mm以内,测量相对误差小于0.9%。

多个线结构光传感器三维测量系统的校准

提出了一种3个激光线结构光传感器测量系统的校准方法。该方法避免了对测量系统结构参数的繁琐标定,只需对特殊设计的模块进行一次测量就能得到系统的校准参数,从而快速有效地实现CCD像面坐标向世界空间坐标的转换。实验证明,在100mm测量范围内能获得0.05mm的空间定位精度,并能有效地抑止光源散斑噪声对激光三角法测量精度的影响。这一方法已经在多传感三维测量系统得到很好的应用。

三坐标测量机与线结构光传感器集成系统的测量模型

提出了一种三坐标测量机(coordinate measure machine,CMM)与线结构光传感器的集成系统及其测量模型的标定方法。该系统有效地结合了两种测量方法的优点,可实现高效、高精度测量。测量模型的标定包括摄像机内外参数、光平面结构参数的标定和坐标的全局统一。用CMM测头作为标定物对摄像机进行标定,无需制作摄像机标定物,可灵活设置标定点的个数和位置。用自制简单靶标对线结构光的结构参数进行标定,可以获取光平面上任意数量的高精度的三维标定点,解决了三维标定点不易获取且数量少的难题。测量模型的标定方法简单,可一次实现CMM和线结构光传感器的全局坐标统一,标定精度较高。

线激光——机器视觉测量系统中的多传感器融合技术研究

针对逆向工程中直接从线激光扫描的数据云图中提取物体边界不仅繁琐而且精度也不好保证 ,为此提出建立线激光-机器视觉测量系统 ,先利用三目视觉获得物体初始边界 ,然后利用曲线延拓的方法并考虑影响延拓误差的因素 ,从而在满足一定精度要求的前提下实现不同传感器信息的融合。

基于特征线框的线结构光视觉传感器测量数据分割与建模

根据线结构光视觉传感器测量数据的分布特点，提出了一种基于特征线框的线结构光视觉传感器测量数据的分割与建模方法。首先在每条激光线扫描曲线上提取不连续的角点特征，然后经过扫描线之间角点特征的跟踪、匹配与连接构成特征线框。并以特征线框为依据，对测量数据进行分割，形成具有单一表面特性的区域数据。最后分割数据作规则化网格处理后，在CAD软件I－DEAS中建立了CAD模型。应用实例表明本文提出数据分割与建模方法是有效的。

基于线结构光双目测量系统的管片位姿正交化解算

针对管片拼装机工作过程中存在位姿误差和位姿检测智能化等问题,提出了一种基于线结构光双目测量系统的管片位姿测量方法。该方法减小了检测管片位姿时光照情况对检测结果的影响,无需要额外添加其他标记,可将由线结构光双目测量系统检测的管片边缘点世界坐标与管片拼装机机械手臂工作坐标下的三维坐标进行转换和解算。利用以隧道横截面圆心坐标O为基准的线结构光双目测量系统检测到检测点的位姿,通过运用三维空间点的坐标重心化和罗德格里矩阵的最小二乘法求解出管片位姿变换旋转矩阵,有效改进管片姿态旋转矩阵的正交性。随机进行多组检测点的位姿计算误差的比较,验证本方案的可行性。结果表明该方法能精准快速测量管片位姿,提高位姿测量精度。

基于线结构光扫描的烟支表面缺陷检测方法研究

在烟支表面缺陷检测时,为解决传统二维图像方法无法获得深度信息的问题,提出一种基于线结构光传感器旋转扫描的检测方法。烟支在两同向辊轮的旋转带动下实现自转,通过线结构光视觉传感器获取物体轴向轮廓线,使用随机采样一致性拟合轮廓线,通过计算原始点到拟合轮廓的距离判断缺陷点。选取某品牌烟支在检测过程中得到的原始数据,其中多组样本的Kappa值均达到0.97,重复性达到99.3%。研究为烟支缺陷检测提供参考。

基于线结构光的厚板焊缝特征点提取算法

针对厚板结构件在使用激光视觉系统时图像特征区域提取难和工件表面加工不均匀漫反射等导致特征点提取困难的问题,提出基于线结构光的厚板焊缝特征点提取算法。首先,激光视觉系统获取焊缝图像并使用YOLOv4算法进行预训练,利用训练获取的权重文件自动检测并获取焊缝特征感兴趣区域(ROI);其次,对ROI进行降噪、二值化等处理,通过逐行(列)搜索法得到焊缝中心线;最后,根据不同焊缝类型,基于最小二乘法使用距离法和直线段聚类的方法来提取特征点。实验结果表明:该方法可有效提取不同类型的焊缝特征点,具有鲁棒性强、识别误差小等特点。

高分辨率微线结构光测量系统设计

为实现物体表面轮廓高精度三维测量,提出一种视场、物距、测量范围均较大的远心光路测量系统。介绍了系统组成及光三角测量原理,论述了投影与成像双光路均与被测表面法线呈45°夹角的光路搭建方式可降低较大深度测量范围对成像物镜景深的要求;建立系统深度标定理论模型,获得CCD单位像素深度理论值为0.5544μm;计算出放大倍率、数值孔径等光路参数并完成光路搭建;通过实验对所搭建测量系统的分辨力、测量范围、光条最小宽度及其边缘质量进行分析。实验结果表明,投影条纹最长2 mm,最小线宽可达8.96μm,条纹边缘清晰平滑。系统成像畸变小,可实现1.62μm的光学分辨率及0.54μm的深度像素分辨率,工作距离65 mm,深度测量范围不低于140μm,具有良好的测量性能。

线结构光轮对踏面几何参数测量系统设计

针对轮对踏面几何参数检测自动化程度不高、精度低的问题,设计一种线结构光非接触式测量系统,利用位移传感器和定位块对轮对踏面内侧基准进行定位。采用自动分段的多项式曲线拟合方法对踏面线结构光光条中心线进行光顺处理,解决了中心线提取过程中产生不平滑和锯齿等问题。基于Qt程序开发框架和C++开发软件系统,设计了人机交互界面,实现图像处理、尺寸测量、数据显示与储存等功能。搭建了简易的试验平台对车轮踏面模型进行测量,试验结果表明,该系统对轮缘高度和轮缘厚度的测量误差小于0.1mm,轮辋宽度的测量误差小于0.3mm,满足实际测量需求。

基于线结构光视觉的穴盘苗外形参数在线测量系统研制及试验

为了满足穴盘苗自动化分选的实际需求,该文设计了基于线结构光视觉的穴盘苗外形参数测量系统,实时获取穴盘苗图像信息,实现对其叶片面积和高度的在线测量。为充分突显目标与背景色彩差异,针对穴盘苗叶片和背景基质图像特征,利用最大类间方差动态阈值对2G-R-B色差图像进行分割;以穴孔为单位进行区域标记和特征提取,分别计算幼苗叶片图像面积,排除明亮蛭石颗粒造成的椒盐噪声和劣苗叶片区域;根据Cb、Cr色彩分量特征提取在健康幼苗叶片区域的红色激光条像素坐标,拟合其分布中心线;基于线结构光视觉三维定位原理,根据幼苗叶片区域激光条中心线图像坐标,实现对穴盘苗高度的测量。试验结果表明,系统对直立姿态的穴盘苗高度测量精度为5 mm,在叶片面积测量评估方面可以满足穴盘苗筛选精度要求。

一种线结构光视觉传感器标定方法

在线结构光视觉传感器的标定中,结构光光平面上三维世界标定点的获取一直是一个难题。主要是因为靶 标上已知的三维世界点很难恰好位于结构光光平面上。针对这个问题,提出了一种基于双重交比不变的线结构光 视觉传感器的标定方法,设计了相应的标定靶标。利用双重交比不变性,可以获取光平面上任意数量的高精度的 三维标定点,从而解决了线结构光视觉传感器三维标定点不易获取且数量少的问题,提高了线结构光视觉传感器 的标定精度。试验结果表明该方法可以满足大型工件的结构光三维视觉检测精度的要求。

基于激光交线的结构光视觉传感器现场标定新方法

提出了一种可适用于未知环境的线结构光三维视觉传感器现场标定的新方法。与基于交比不变性求解特征点坐标来标定激光平面的方法不同,该方法可直接基于激光交线图像实现快速标定。通过拍摄一个与线结构光相交并以不同姿态随机自由移动的平面靶标的图像(至少3幅),就可同时实现三维视觉传感器CCD和激光平面的快速标定。该方法不必求解标定点坐标,方便、快捷、简单,可实现自动化,标定精度高,标定方法鲁棒性强。实验结果证明了该方法的方便和有效性。

基于主动视觉标定线结构光传感器中的光平面

提出了一种基于主动视觉的光平面标定方法实现对线结构光传感器的自动标定。与以往求取光平面上标定点后拟合平面的方法不同,该方法通过控制传感器做若干平移运动分两步完成标定。首先,经多次平移运动得到光平面中相互平行直线在摄像机中的投影,经计算消影点完成光平面法向的标定。然后,控制传感器沿设定的与光平面法向垂直的方向做2次平移运动,使其满足三点透视模型(P3P),完成摄像机坐标系原点到光平面距离信息的标定。实验结果表明:该标定方法具有较高的准确性,平均绝对测量偏差为0.015 4mm,相对误差为0.183 0%。该方法本质上属于自标定方法,标定过程无需使用标靶,降低了标定成本,且操作灵活方便,适合现场标定。

基于自由靶标的线结构光视觉测量系统标定研究

针对现有的线结构光视觉测量系统现场标定方法存在效率低、操作复杂等不足,提出了一种基于自由移动平面靶标的标定方法。该方法以平面靶标作为标定对象,首先采用张正友的方法标定出了摄像机内部参数,然后引入了线结构光和自由移动平面靶标,以各种位姿下靶标内的激光条纹与棋盘格角点边线交点作为特征点,求取了特征点在摄像机坐标系下的坐标,并拟合出了结构光面平面方程,从而完成了整个测量系统的标定。试验结果表明,采用上述方法标定后的线结构光视觉测量系统测量误差小于1%,达到了较高的标定精度,能够满足使用要求。

基于线结构光视觉传感器的圆孔定位误差分析

针对空间圆(类圆)孔的几何量测量,传统视觉测量方法一般采用双目立体模型,基于立体像对来实现对圆孔空间位置的测量。受传感器成本、体积、重量的限制,该测量方法在特殊视觉系统,尤其在发展迅速的基于工业机器人平台的柔性视觉检测系统中均显不足。本文基于单摄像机架构的线结构光视觉传感器,提出了圆(类圆)孔定位两步法,讨论和分析了被测圆心x,y,z向坐标测量误差。通过对被测圆心定位误差的分析计算,在实际测量应用中,z向测量精度可以优于±0.25 mm,x,y向测量精度优于±0.006 mm。研究结果表明,该方法切实可行,可以满足实际测量需求,扩展了线结构光视觉传感器的应用范围。