基于平行激光的便携式视觉裂缝测量系统

发布时间：2021-03-29 05:46

　　裂缝测量技术在公路桥梁、文物保护、工业生产等方面有重要应用需求。然而很多情况下,目标难以直接接触,这对测量造成极大困难。此外,现有测量工具大多体积较大,不利于随时随地进行测量。针对测量的便携性和非接触特点,提出了一种基于平行激光的裂缝宽度测量视觉系统。设计了平行激光器,利用手机计算平台对裂缝宽度进行测量,并对激光的平行度、拍摄倾角、拍摄距离等对测量误差的影响做了分析。该测量系统无需激光测距仪和专用的计算设备,使得设备成本和体积大幅降低。研究表明所设计的便携式视觉系统能够实现裂缝宽度的高精度非接触测量,所用手机和平行激光器在30 cm处测量精度为0.1 mm。 

【文章来源】：仪器仪表学报. 2020,41(11)北大核心EICSCD

【文章页数】：9 页

【部分图文】：

相机测量原理

在工业高精度测量中常采用物方远心镜头进行测量,如图2所示。物方远心镜头在像方焦平面放置光阑,当物距发生改变时,像高并不发生变化,即目标尺寸测量并不发生改变。若镜头放大倍数为s,则目标L=s×D。然而物方远心镜头测量范围由镜头口径决定,要测量较大目标,必须采用大口径镜头,且其实际有效测量范围由镜头参数决定,只在固定距离一个很小的范围内。远心尽头本质上是利用了平行光成像原理,从而降低了对拍摄距离H的要求。这为本文提出的平行激光进行测量提供了启发。

相机本身能够实现高精度角度测量,将其用于尺寸测量的关键在于尺寸基准的选取。上述方法均以拍摄距离作为测量基准。本文提出一种基于平行激光的目标尺寸测量方法,以激光束中心间距作为测量基准,测量原理如图3所示。平行激光光轴中心相邻间距为D,平行激光与被测表面正对拍摄图像,激光光斑在图像中的像素间距为Px,则目标平面每个像素对应的实际尺寸dx=D/Px,若被测目标占像素个数为pn,则其尺寸为 L=dx×pn。如果不是正对拍摄,则可以通过激光光斑相邻间距变化对裂缝宽度进行修正。目标尺寸只与平行激光器光斑中心距和图像分辨率相关,无需知道拍摄距离,焦距,CCD/CMOS面积等信息,测量过程只需要拍摄一张图片,不需要有其他信息交互,这为采用手机作为测量计算平台提供了极大的便利。

【参考文献】：
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硕士论文
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[3]便携式在线裂缝测宽系统的研制[D]. 张波.中国计量学院 2012



本文编号：3107020