【摘要】：通過結(jié)構(gòu)光實現(xiàn)非接觸式測量的機器視覺技術(shù)已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用。本文設(shè)計的高精度測量系統(tǒng)旨在獲得某型號冰箱鉸鏈上多種特征的形狀大小、位置關(guān)系以及角度關(guān)系,在實驗室原有技術(shù)積累的基礎(chǔ)上做了如下工作:系統(tǒng)通過沿固定方向掃描方式獲取待測工件的三維形貌信息,在掃描過程中通過自主設(shè)計的基于旋轉(zhuǎn)編碼器的閉環(huán)反饋觸發(fā)電路實現(xiàn)相機觸發(fā)拍照。該觸發(fā)系統(tǒng)打破了被測物、相機必須在固定位置獲取掃描絕對距離這一限制,在掃描過程中被測物持續(xù)運動直至掃描結(jié)束,提高了掃描速率并降低了抖動。經(jīng)過攝像機標(biāo)定后,可求得線結(jié)構(gòu)光條上的點在攝像機歸一化坐標(biāo)系中的坐標(biāo),結(jié)合線結(jié)構(gòu)光平面方程可得到其在攝像機坐標(biāo)系下的坐標(biāo),光平面方程是完成上述轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵。此前采用交比不變法,本文通過將標(biāo)定板平面、光平面、成像投影平面之間的位置關(guān)系完成光平面標(biāo)定,增加了參與平面擬合的數(shù)據(jù)量,經(jīng)驗證該算法具有更高的精度和魯棒性。將掃描過程各個坐標(biāo)系融合到統(tǒng)一坐標(biāo)系下需求得各局部坐標(biāo)系的平移向量,平移向量是掃描步進距離和方向余弦的數(shù)乘。此前采用虛擬雙目立體視覺標(biāo)定法獲取方向余弦,本系統(tǒng)通過連接多個標(biāo)定位置的內(nèi)角點形成多條與掃描方向平行的直線,據(jù)此求出掃描方向余弦,從而提高了標(biāo)定精度。在獲取待測工件整體三維形貌點云后,利用開源三維點云處理庫PCL(point cloud library)得到所需的特征點云(圓柱、平面、圓),通過軸線向量、表面法向量計算各角度關(guān)系、位置關(guān)系等。最終測量結(jié)果表明,閉環(huán)反饋觸發(fā)系統(tǒng)能夠在預(yù)期位置完成觸發(fā),光平面標(biāo)定和方向余弦標(biāo)定具有較高精度,PCL能夠較好地完成點云分割和特征擬合,整體測量精度有所提高。
[Abstract]:Machine vision technology for contactless measurement through structured light has been widely used. The purpose of the high precision measurement system designed in this paper is to obtain the shape, position and angle relations of various features on the hinge of a certain type of refrigerator. on the basis of the accumulation of the original technology in the laboratory, the system obtains the three-dimensional morphology information of the workpiece to be measured by scanning along the fixed direction, and realizes the camera trigger photography through the closed-loop feedback trigger circuit based on rotating encoder designed by ourselves in the scanning process. The trigger system breaks the limit of the measured object and the camera must obtain the absolute distance of the scan in a fixed position. During the scanning process, the measured object moves continuously until the end of the scan, which improves the scanning rate and reduces the jitter. After camera calibration, the coordinates of the points on the line structured light strip in the camera normalized coordinate system can be obtained, and the coordinates in the camera coordinate system can be obtained by combining the line structured light plane equation. The optical plane equation is the key to complete the above transformation. Before using the cross ratio invariant method, this paper completes the calibration of the optical plane by the position relationship between the calibration board plane, the optical plane and the imaging projection plane, and increases the amount of data involved in the plane fitting. It is proved that the algorithm has higher accuracy and robustness. The translation vector of each local coordinate system needs to be obtained by fusion of each coordinate system into the unified coordinate system. The translation vector is the number multiplication of the scanning step distance and direction cosine. Previously, the virtual binocular stereo vision calibration method was used to obtain the directional cosine. By connecting the inner corners of multiple calibration positions, the system formed several straight lines parallel to the scanning direction, according to which the scanning direction cosine was obtained, thus the calibration accuracy was improved. After obtaining the whole 3D morphology point cloud of the workpiece to be measured, the required feature point cloud (cylinder, plane, circle) is obtained by using the open source three-dimensional point cloud processing library PCL (point cloud library), and the angle relations and position relations are calculated by axis vector and surface normal vector. The final measurement results show that the closed-loop feedback trigger system can complete the trigger in the expected position, the optical plane calibration and directional cosine calibration have high accuracy, PCL can complete the point cloud segmentation and feature fitting, and the overall measurement accuracy has been improved.
【學(xué)位授予單位】：天津大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TP391.41

【相似文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 李廣慧;蘇顏麗;;單線結(jié)構(gòu)光平行雙目測量儀[J];機電產(chǎn)品開發(fā)與創(chuàng)新;2009年03期

2 喬麗;蘇真?zhèn)?華才健;;基于激光線結(jié)構(gòu)光的羊毛中白色污雜物檢測[J];毛紡科技;2012年03期

3 李莉;孫立軍;譚生光;寧國寶;;用于路面車轍檢測的線結(jié)構(gòu)光圖像處理流程[J];同濟大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2013年05期

4 吳慶陽;蘇顯渝;李景鎮(zhèn);惠彬;;一種新的線結(jié)構(gòu)光光帶中心提取算法[J];四川大學(xué)學(xué)報(工程科學(xué)版);2007年04期

5 陳新禹;馬孜;汪洋;黃進;陳天飛;;線結(jié)構(gòu)光參數(shù)的簡易標(biāo)定方法[J];光電子.激光;2013年03期

6 趙鑫;潘晉孝;劉賓;陳平;;基于線結(jié)構(gòu)光法的三維重建技術(shù)的研究[J];山西電子技術(shù);2013年06期

7 邊琰;郭彤;張國雄;;基于線結(jié)構(gòu)光的工件臺階特征尺寸測量方法研究[J];機床與液壓;2009年06期

8 劉國文,閆達遠;一種基于線結(jié)構(gòu)光的三維視覺曲面測量方法[J];光學(xué)技術(shù);2005年04期

9 裘祖榮;陳浩玉;胡文川;鄒茂虎;楊婷;;嵌入式線結(jié)構(gòu)光角度視覺檢測及誤差補償[J];光學(xué)精密工程;2013年10期

10 李清泉;王植;李宇光;;基于線結(jié)構(gòu)光的3維目標(biāo)測量與多分辨率建模[J];測繪學(xué)報;2006年04期

相關(guān)會議論文 前5條

1 舒強;李松;錢之楠;馬躍;;線結(jié)構(gòu)光的車轍測量模型及其標(biāo)定[A];2009年全國測繪儀器綜合學(xué)術(shù)年會論文集[C];2009年

2 張瑞瑛;周萍;馮煦;;大視場下線結(jié)構(gòu)光光條中心的快速提取[A];2009年全國測繪儀器綜合學(xué)術(shù)年會論文集[C];2009年

3 曾祥軍;霍金城;吳慶陽;;線結(jié)構(gòu)光三維測量系統(tǒng)掃描方向的標(biāo)定[A];中國光學(xué)學(xué)會2011年學(xué)術(shù)大會摘要集[C];2011年

4 孫國強;許增樸;王永強;于德敏;畢德學(xué);;線結(jié)構(gòu)光快速三維測量系統(tǒng)的全局標(biāo)定方法研究[A];第十三屆全國圖象圖形學(xué)學(xué)術(shù)會議論文集[C];2006年

5 張應(yīng)紅;;線結(jié)構(gòu)光在SOP芯片管腳檢測中的應(yīng)用[A];2004全國光學(xué)與光電子學(xué)學(xué)術(shù)研討會、2005全國光學(xué)與光電子學(xué)學(xué)術(shù)研討會、廣西光學(xué)學(xué)會成立20周年年會論文集[C];2005年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前9條

1 劉艷;機器人結(jié)構(gòu)光視覺系統(tǒng)標(biāo)定研究[D];北京理工大學(xué);2015年

2 邵海燕;基于線結(jié)構(gòu)光的水障礙、凹凸障礙物遠距離感測技術(shù)[D];北京理工大學(xué);2016年

3 占棟;線結(jié)構(gòu)光視覺測量關(guān)鍵技術(shù)及在軌道交通巡檢中應(yīng)用[D];西南交通大學(xué);2016年

4 王鵬;線結(jié)構(gòu)光三維自動掃描系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)的研究[D];天津大學(xué);2008年

5 吳慶陽;線結(jié)構(gòu)光三維傳感中關(guān)鍵技術(shù)研究[D];四川大學(xué);2006年

6 王宗義;線結(jié)構(gòu)光視覺傳感器與水下三維探測[D];哈爾濱工程大學(xué);2005年

7 楊雪榮;CMM與線結(jié)構(gòu)光視覺傳感器集成的逆向工程系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究[D];廣東工業(yè)大學(xué);2013年

8 吳慶華;基于線結(jié)構(gòu)光掃描的三維表面缺陷在線檢測的理論與應(yīng)用研究[D];華中科技大學(xué);2013年

9 陳天飛;線結(jié)構(gòu)光表面三維測量系統(tǒng)的標(biāo)定技術(shù)研究[D];大連海事大學(xué);2013年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 王世平;線結(jié)構(gòu)光測量技術(shù)在接觸軌幾何參數(shù)檢測中的應(yīng)用研究[D];西南交通大學(xué);2015年

2 袁聰聰;線結(jié)構(gòu)光掃描裝置的設(shè)計與實現(xiàn)[D];西北農(nóng)林科技大學(xué);2015年

3 劉輝;基于圖像檢測技術(shù)的運動部件的截面積測量[D];河北科技大學(xué);2015年

4 陳麗;連鑄坯線結(jié)構(gòu)光視覺定重關(guān)鍵技術(shù)研究[D];河北科技大學(xué);2015年

5 操亞華;基于FPGA的線結(jié)構(gòu)光傳感器信號處理系統(tǒng)設(shè)計[D];合肥工業(yè)大學(xué);2015年

6 陸兵兵;線結(jié)構(gòu)光三維傳感器設(shè)計[D];合肥工業(yè)大學(xué);2015年

7 王獻偉;基于線結(jié)構(gòu)光的跨座式單軌交通接觸網(wǎng)磨損三維檢測研究[D];重慶大學(xué);2015年

8 楊強偉;基于線結(jié)構(gòu)光的管體直焊縫焊接質(zhì)量控制算法研究[D];中北大學(xué);2016年

9 李碩;線結(jié)構(gòu)光三維視覺測量系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)研究[D];廣東工業(yè)大學(xué);2016年

10 崔亮純;線結(jié)構(gòu)光三維測量系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)的研究[D];華南理工大學(xué);2016年

，

本文編號：2503425