当前位置:主页 > 科技论文 > 软件论文 >

基于线结构光的铰链几何参数高精度测量系统

发布时间:2019-06-20 18:15
【摘要】:通过结构光实现非接触式测量的机器视觉技术已经得到广泛应用。本文设计的高精度测量系统旨在获得某型号冰箱铰链上多种特征的形状大小、位置关系以及角度关系,在实验室原有技术积累的基础上做了如下工作:系统通过沿固定方向扫描方式获取待测工件的三维形貌信息,在扫描过程中通过自主设计的基于旋转编码器的闭环反馈触发电路实现相机触发拍照。该触发系统打破了被测物、相机必须在固定位置获取扫描绝对距离这一限制,在扫描过程中被测物持续运动直至扫描结束,提高了扫描速率并降低了抖动。经过摄像机标定后,可求得线结构光条上的点在摄像机归一化坐标系中的坐标,结合线结构光平面方程可得到其在摄像机坐标系下的坐标,光平面方程是完成上述转换的关键。此前采用交比不变法,本文通过将标定板平面、光平面、成像投影平面之间的位置关系完成光平面标定,增加了参与平面拟合的数据量,经验证该算法具有更高的精度和鲁棒性。将扫描过程各个坐标系融合到统一坐标系下需求得各局部坐标系的平移向量,平移向量是扫描步进距离和方向余弦的数乘。此前采用虚拟双目立体视觉标定法获取方向余弦,本系统通过连接多个标定位置的内角点形成多条与扫描方向平行的直线,据此求出扫描方向余弦,从而提高了标定精度。在获取待测工件整体三维形貌点云后,利用开源三维点云处理库PCL(point cloud library)得到所需的特征点云(圆柱、平面、圆),通过轴线向量、表面法向量计算各角度关系、位置关系等。最终测量结果表明,闭环反馈触发系统能够在预期位置完成触发,光平面标定和方向余弦标定具有较高精度,PCL能够较好地完成点云分割和特征拟合,整体测量精度有所提高。
[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.
【学位授予单位】:天津大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:TP391.41

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 李广慧;苏颜丽;;单线结构光平行双目测量仪[J];机电产品开发与创新;2009年03期

2 乔丽;苏真伟;华才健;;基于激光线结构光的羊毛中白色污杂物检测[J];毛纺科技;2012年03期

3 李莉;孙立军;谭生光;宁国宝;;用于路面车辙检测的线结构光图像处理流程[J];同济大学学报(自然科学版);2013年05期

4 吴庆阳;苏显渝;李景镇;惠彬;;一种新的线结构光光带中心提取算法[J];四川大学学报(工程科学版);2007年04期

5 陈新禹;马孜;汪洋;黄进;陈天飞;;线结构光参数的简易标定方法[J];光电子.激光;2013年03期

6 赵鑫;潘晋孝;刘宾;陈平;;基于线结构光法的三维重建技术的研究[J];山西电子技术;2013年06期

7 边琰;郭彤;张国雄;;基于线结构光的工件台阶特征尺寸测量方法研究[J];机床与液压;2009年06期

8 刘国文,闫达远;一种基于线结构光的三维视觉曲面测量方法[J];光学技术;2005年04期

9 裘祖荣;陈浩玉;胡文川;邹茂虎;杨婷;;嵌入式线结构光角度视觉检测及误差补偿[J];光学精密工程;2013年10期

10 李清泉;王植;李宇光;;基于线结构光的3维目标测量与多分辨率建模[J];测绘学报;2006年04期

相关会议论文 前5条

1 舒强;李松;钱之楠;马跃;;线结构光的车辙测量模型及其标定[A];2009年全国测绘仪器综合学术年会论文集[C];2009年

2 张瑞瑛;周萍;冯煦;;大视场下线结构光光条中心的快速提取[A];2009年全国测绘仪器综合学术年会论文集[C];2009年

3 曾祥军;霍金城;吴庆阳;;线结构光三维测量系统扫描方向的标定[A];中国光学学会2011年学术大会摘要集[C];2011年

4 孙国强;许增朴;王永强;于德敏;毕德学;;线结构光快速三维测量系统的全局标定方法研究[A];第十三届全国图象图形学学术会议论文集[C];2006年

5 张应红;;线结构光在SOP芯片管脚检测中的应用[A];2004全国光学与光电子学学术研讨会、2005全国光学与光电子学学术研讨会、广西光学学会成立20周年年会论文集[C];2005年

相关博士学位论文 前9条

1 刘艳;机器人结构光视觉系统标定研究[D];北京理工大学;2015年

2 邵海燕;基于线结构光的水障碍、凹凸障碍物远距离感测技术[D];北京理工大学;2016年

3 占栋;线结构光视觉测量关键技术及在轨道交通巡检中应用[D];西南交通大学;2016年

4 王鹏;线结构光三维自动扫描系统关键技术的研究[D];天津大学;2008年

5 吴庆阳;线结构光三维传感中关键技术研究[D];四川大学;2006年

6 王宗义;线结构光视觉传感器与水下三维探测[D];哈尔滨工程大学;2005年

7 杨雪荣;CMM与线结构光视觉传感器集成的逆向工程系统关键技术研究[D];广东工业大学;2013年

8 吴庆华;基于线结构光扫描的三维表面缺陷在线检测的理论与应用研究[D];华中科技大学;2013年

9 陈天飞;线结构光表面三维测量系统的标定技术研究[D];大连海事大学;2013年

相关硕士学位论文 前10条

1 王世平;线结构光测量技术在接触轨几何参数检测中的应用研究[D];西南交通大学;2015年

2 袁聪聪;线结构光扫描装置的设计与实现[D];西北农林科技大学;2015年

3 刘辉;基于图像检测技术的运动部件的截面积测量[D];河北科技大学;2015年

4 陈丽;连铸坯线结构光视觉定重关键技术研究[D];河北科技大学;2015年

5 操亚华;基于FPGA的线结构光传感器信号处理系统设计[D];合肥工业大学;2015年

6 陆兵兵;线结构光三维传感器设计[D];合肥工业大学;2015年

7 王献伟;基于线结构光的跨座式单轨交通接触网磨损三维检测研究[D];重庆大学;2015年

8 杨强伟;基于线结构光的管体直焊缝焊接质量控制算法研究[D];中北大学;2016年

9 李硕;线结构光三维视觉测量系统的关键技术研究[D];广东工业大学;2016年

10 崔亮纯;线结构光三维测量系统关键技术的研究[D];华南理工大学;2016年



本文编号:2503425

资料下载
论文发表

本文链接:https://www.wllwen.com/kejilunwen/ruanjiangongchenglunwen/2503425.html


Copyright(c)文论论文网All Rights Reserved | 网站地图 |

版权申明:资料由用户97912***提供,本站仅收录摘要或目录,作者需要删除请E-mail邮箱bigeng88@qq.com