基于点阵结构光的三维曲面测量技术

摘要

针对工业机器人空间曲面的三维测量和智能规划需求，开发一种采用点阵光源的智能视觉传感器，并采用该视觉传感器进行标定和曲面测量。首先，提出一种“由点到线”的两步法标定策略，确定点阵光源各激光线在工业相机坐标系下的方程：对点阵光源图像进行HSV颜色通道分离；利用高斯拟合法提取点阵光斑的质心坐标，按照点阵分布对其进行编码排序，并利用靶标平面的约束计算出相机坐标系中各点阵的三维坐标；分别拟合出点阵所在行列平面方程，确定激光发射点的位置；通过奇异值分解获取各光线的向量，完成点阵结构光的标定。其次，在完成点阵结构光标定基础上，对光斑三维坐标采用最小二乘法进行三维曲面重构。最后，通过雷达天线罩模型曲面测量及重构实验验证所提出的点阵光源视觉传感器标定算法的有效性。实验结果表明：采用该方法可以实现对雷达天线罩工件曲面的快速、准确测量要求，本文实验条件下标定误差范围为0.6%～1.1%，测量误差满足实验精度要求。

关键词

点阵结构光 / 标定 / 雷达天线罩 / 曲面测量 / 三维重构 / 视觉传感器

基金资助

国家自然科学基金项目（51975410）; 天津市科技特派员项目（20YDTPJC00780）; 天津市“项目+团队”重点培养专项（XC202053）