基于十字线结构光视觉测量系统

为了将线结构光视觉测量原理应用于零件二维轮廓的同时检测,文中使用了十字线激光器作为结构光投射器,它将在空间中形成相互垂直的两个光平面,配置一个CCD相机就组成了一个十字线结构光视觉测量系统。基于计算机视觉技术,文中重点介绍了该视觉测量系统的标定参数及方法,利用光平面的共面性推导了系统的测量原理,建立了两个光平面相应的数学模型,并用其实现了对零件的非接触二维轮廓曲线的测量,验证了模型的正确性和可行性,且方便快捷。

一种线结构光视觉测量现场标定方法

针对线结构光视觉测量的现场标定问题,提出一种基于直角方框共线圆点靶标的测量系统参数现场标定方法,建立标定模型,给出了所使用的直角方框共线圆点靶标的设计方案和标定步骤。标定时,只需将线结构光传感器的光平面与靶标圆点中心平面调整至同一平面,采集靶标上的特征圆点图像并提取特征圆点圆心的图像坐标,进而将其代入线结构光视觉测量标定模型,即可一次性标定出测量系统的参数。实验结果表明:标定精度可达0. 001 mm,该方法较现有线结构光标定方法操作简单,可满足实际测量需求,提高了线结构光视觉现场测量效率。

线结构光视觉测量系统的标定方法

线结构光视觉测量技术是目前广泛应用的一种非接触测量技术。根据线结构光传感器的特点,本文提出了用一种圆阵列靶标及一维工作台组成的坐标系统,用以标定测量系统参数,同时引入代数射影几何中的交比不变原理,结合光平面上空间点的共面性,解决了对抽象光平面的定位问题,并建立了相应的参数模型。最后,通过标准量块的检测实验,此系统得到了验证。

基于拉丝法的线结构光视觉测量系统标定

利用线结构光视觉非接触测量技术的大量程、大视场、高精度、光纹信息提取简单等优点进行非接触测量大型机器及轨道等。分析了线结构光视觉测量传感器数学模型,利用构建的位于光平面上的标定特征点,提出了一种基于拉丝法的线结构光视觉测量标定方法,即先标定传感器相机的内外参数,再利用激光线与铁丝相交形成的点作为特征点标定光平面在相机坐标系下的方程。该方法降低了标定设备的成本,过程简单。标定结果表明:该方法标定满足测量要求。

钢轨全轮廓线结构光双目视觉测量系统标定

线结构光视觉测量技术因非接触和精度高的特点被用于钢轨磨耗测量。为解决钢轨断面全轮廓测量和线结构光测量系统现场标定困难的问题,提出了一种基于自由平面靶标的线结构光双目现场标定方法。首先,基于线结构光双目视觉测量模型搭建测量系统,分别采集两侧摄像机公共视角下任意位置的不含和包含线结构光的棋盘格平面图像;然后,采用棋盘格平面标定法获取两侧摄像机内部参数。利用线结构光平面与不同位置标定板相交产生的特征点拟合出线结构光平面在两侧摄像机坐标系中的平面方程,采用罗德里格斯变换原理求解出线结构光平面与两侧摄像机的外部参数;最后,结合摄像机内部参数和线结构光平面与摄像机外部参数实现钢轨全轮廓测量,并进行现场测试。试验结果表明,相机内参数标定误差约为0.03 pixel,结构光平面拟合度达0.999,钢轨断面全轮廓总测量偏差为0.54 mm,满足测量精度要求。

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。

连铸坯线结构光视觉定重方法

为了使连铸坯的定尺切割工艺技术升级为定重切割,提出了一种重量实时累加式连铸坯线结构光视觉定重方法,并对该方法的原理、测量模型和定重过程进行了研究。根据线结构光视觉测量原理,由视觉传感器测量并计算连铸坯当前被测横截面的面积,同时由另一视觉传感器测量并计算当前被测横截面与前一被测横截面在连铸坯传送方向上的间距,进而可计算出相邻两个横截面之间连铸坯段重量,通过各相邻连铸坯段重量的累加实时监测通过测量位置的连铸坯重量,从而实现连铸坯的定重切割控制。组建了实验系统,以规则的矩形实心型钢为被测实验件进行了定重实验。实验结果显示该方法定重的相对误差在1‰以内,远远小于生产企业目前的8‰误差精度要求。该研究为连铸坯定重切割技术的实现提供了一定的理论参考。

基于结构光测量原理的公路路面形变检测方法研究

公路在长期使用过程中会出现变形开裂等现象影响使用安全。为了保证交通安全,对公路路面进行形变测量成为工程监测中的一个重要环节。提出一种基于结构光测量原理的非接触式形变测量方法,通过计算投影条纹形变程度,得到被测物体表面的深度信息。通过模拟测量变形的公路路面的验证明该方法可以准确地建立形变表面的三维模型,直观地反映出形变程度。

基于视觉的铁路接触网几何参数检测方法

针对铁路接触网几何参数检测的需要,提出了一种基于视觉的铁路接触网几何参数检测方法。该方法利用结构光视觉测量系统获取接触网几何特征图像,通过模板匹配的方法获取图像中的检测点,带入成像公式求出接触网导高与拉出值。应用方面,在西安地铁1号线、大西高铁(西安北段)线路延长线上进行了线路测试。结果表明,基于视觉的接触网几何参数检测方法精度高、稳定性好,具有广阔的应用前景。

基于辅助相机的多目视觉线结构光测量系统全局标定方法研究

为解决现有的多目视觉线结构光测量系统在大视场测量时,相机之间无公共视场,导致标定工具要求高、全局标定过程复杂等问题,本文提出了一种基于辅助相机的多目视觉线结构光测量系统全局标定方法.首先,将辅助相机作为中介,它与线结构光传感器的相机有1/2左右的视场重叠,构成了双目子系统,通过拍摄标定板不同姿态的图像来建立辅助相机和相邻两个线结构光传感器的空间几何关系.然后基于此通过坐标转换求解出相邻两个无公共视场线结构光传感器的位置关系,最后再逐步换算求解出局部坐标系向全局坐标系统一的变换矩阵,完成全局标定过程.此方法对标定工具要求低,不需要借助高精度测量设备及复杂靶标,只需简易的棋盘格靶标即可完成多目视觉线结构光测量系统的全局标定,标定过程简单,并且可达到较高的标定精度.测量试验表明,该方法的全局标定误差是0.067 mm,有效提高了测量精度,为后续大构件的机器人“测量-加工”一体化作业提供精度保障.

分区域Gamma预编码校正的相位误差补偿

针对现有结构光视觉测量中普通投影仪亮度不均匀引起系统Gamma非线性畸变值分布差异,从而导致相位误差问题,提出了一种自适应分区域Gamma预编码校正方法。首先,介绍了结构光双目视觉测量原理以及标准N步相移法。接着,分析了投影仪和相机的Gamma非线性畸变对光栅正弦性的影响以及预编码校正方法。然后,在获取Gamma值分布规律的基础上,根据Gamma值的变化与相位误差的关系确定分区域阈值大小。最后,根据确定的阈值对测量视场进行区域划分,获取各区域Gamma值,并对标准白板和汽车挡泥板进行了实际测量。实验结果表明:本文方法比相同条件下采用单一Gamma值预编码校正方法在相位误差的补偿精度上提高了约30%,在三维数据的测量精度上提高了约15%。该方法能更好地减小相位误差,提高结构光视觉测量系统的精度。