基于双线结构光三维检测技术研究

【摘要】：光学测量以其非接触性、速度快、精度高和信息量大的特点，受到了更多研究者的关注，并且在现代的工业生产和检测中得到越来越广泛的应用。随着工业生产自动化程度的不断提高，对光学测量的要求也随之增大。能否快速、精确、方便的检测特征信息，成为评价测量技术好坏的标准。本文根据线结构光检测的原理，针对单线结构光测量台阶及接缝的几何尺寸时出现的精度和稳定性的不足，围绕双线结构光三维检测技术进行了研究。主要的研究内容和成果如下： （1）根据线结构光测量的原理，提出了一种基于双线结构光测量模型。 （2）根据双线结构光测量系统模型，提出一种双激光平面同步标定方法。该方法通过识别标定板上的每条激光线并求取每条激光线上的若干标定点，根据标定点的三维坐标，标定激光平面。 （3）针对线结构光中心提取精度的不足，利用现有算法提取激光光条中心的像素级坐标，通过求取激光中心线周围灰度的法向，在法线方向上利用加权灰度重心法确定激光光条中心的精确位置，实现了激光光条中心的亚像素精度提取。并利用图像信息搜索，识别每条激光线所对应的激光平面，进行三维重建。 （4）研究了测量系统误差的影响因素，并进行仿真，找到最优结构参数条件，指导系统的搭建。根据外界环境的影响，选用窄带滤光片滤除外界干扰光影响，提高测量精度。 本文搭建了基于双线结构光三维检测系统，可以实现对台阶和接缝几何尺寸的非接触式测量，通过实验证明该系统对台阶高度的测量精度能够稳定在0.03mm以内，对接缝几何尺寸的测量能够稳定在0.05mm以内。相比较采用单线结构光检测系统，本文的测量系统有较高的精度和稳定性。