基于点云融合的双目线结构光三维测量系统的研究与应用

发布时间：2020-06-16 07:53

【摘要】：随着我国加工业和制造业的飞速发展以及现代检测技术的不断进步,在工业测量领域中,复杂表面形貌零部件的三维测量技术逐渐成为研究重点。以激光三角法为原理的线结构光三维测量技术具有高精度、易扩展、鲁棒性强等特点,已成为非接触式三维测量中应用最广泛、最具有发展前景的技术。传统单视角线结构光三维测量面对较复杂的被测工件时,存在表面被部分遮挡情况,导致了测量数据不完整的问题。针对该问题,本文设计了双目线结构光三维测量系统,线结构光垂直投射于被测工件表面,两个相机和线结构光之间的位置关系相对固定,由位移平台带动沿着工件扫描,获取工件表面的双视角点云,配准融合后得到了更为完整的三维点云数据用于三维测量。本文的研究工作包含以下几个方面:(1)推导并分析了线结构光双目三维测量模型和原理,根据透视投影测量模型完成了系统的硬件选型、软件架构设计。(2)根据双目线结构光三维测量系统的特点,改进了传统平面标定板上Mark点的阵列方式,利用新式平面标定板完成了相机、线结光光平面、位移平台参数的一体化标定,并对系统参数标定的结果进行实验评价。(3)使用局部阈值分割和形态学处理相结合的图像预处理方法将光条区域有效分割出来,并利用Steger算法完成光条中心提取,解决了走向复杂的光条中心提取不精确、效率低的问题。(4)针对大规模点云配准实时性差的问题,提出了点云初始位姿偏差补偿的方法,配准加速实验表明,该方法相比于直接ICP算法配准可以缩短90%以上的时间。高度测量实验以及复杂工件实际三维测量应用,验证了本文算法的有效性与实用性,系统的测量精度可以达到0.05mm,综合性能稳定,实时性高,能够满足工业在线三维测量的需求。
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TH74;TP391.41

【参考文献】

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本文编号：2715765