一种高精度三维工件尺寸检测系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种高精度三维工件尺寸检测系统及方法，该系统包括：线激光发射器，用于向待检测的物体发射激光线形成激光光条，激光光条对应物体的表面形状；图像采集装置，用于采集表面附有激光光条的物体表面图像；设备主控制器，用于将图像采集装置采集的物体表面图像数据发送至服务器端；服务器端，用于接收设备主控制器发送的图像数据，通过标定板投影映射方法提取物体表面图像中的光条中心线，获取物体表面形状，进而计算待检测物体的具体尺寸。本发明专利技术使用标定板投影映射的方法测量，解决了现有三维工件尺寸检测系耗时较长而且精度不高的问题，设计了校正旋转轴方程的算法，提高了运行效率和测量精度，具有时间复杂度低，精度高的优点。

A high precision 3D workpiece size detection system and method

【技术实现步骤摘要】
一种高精度三维工件尺寸检测系统及方法
本专利技术涉及图像处理
，尤其涉及一种高精度三维工件尺寸检测系统及方法。
技术介绍
在实际的工业生产中，物体的表面质量的情况会影响正常的工业生产。随着科技的飞速发展，现代工业自动化对工件几何尺寸的测量技术提出越来越高的要求。尤其是对于高精度的设备，对于工件的尺寸等表面信息的检测是必不可少的。传统的接触式测量存在的测量时间长、需进行侧头半径的补偿、无法测量弹性或脆性材料等局限性。在几何测量中，通过机器视觉的测量方法由于其非接触式，测量速度快，检测精度高等优点在机械、汽车、航空航天等制造工业中得到广泛的应用。国外在这方面的研究较早，技术相对先进，如RMarani等人采用基于三角测量原理的三维线激光扫描仪设计了高精度的视觉测量系统，测量的分辨率可达0.015mm。现在的市场上也有一些较为成熟的产品。生产三维激光扫描仪的厂商主要有奥地利的Riegl公司、瑞士的Leica公司、加拿大的Optech公司、美国的Trimble、Faro和Metris公司以及日本的Topcon公司等。一些进口的三维激光扫描仪本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高精度三维工件尺寸检测系统，其特征在于，该系统包括：/n线激光发射器，用于向待检测的物体发射激光线形成激光光条，激光光条对应物体的表面形状；/n图像采集装置，用于通过摄像头采集表面附有激光光条的物体表面图像，并将采集到的物体表面图像发送给设备主控制器；/n设备主控制器，用于将图像采集装置采集的物体表面图像数据发送至服务器端；/n服务器端，用于接收设备主控制器发送的图像数据，通过标定板投影映射方法提取物体表面图像中的光条中心线，获取物体表面形状，进而计算待检测物体的具体尺寸。/n

【技术特征摘要】
1.一种高精度三维工件尺寸检测系统，其特征在于，该系统包括：
线激光发射器，用于向待检测的物体发射激光线形成激光光条，激光光条对应物体的表面形状；
图像采集装置，用于通过摄像头采集表面附有激光光条的物体表面图像，并将采集到的物体表面图像发送给设备主控制器；
设备主控制器，用于将图像采集装置采集的物体表面图像数据发送至服务器端；
服务器端，用于接收设备主控制器发送的图像数据，通过标定板投影映射方法提取物体表面图像中的光条中心线，获取物体表面形状，进而计算待检测物体的具体尺寸。


2.根据权利要求1所述的高精度三维工件尺寸检测系统，其特征在于，服务器端包括以下模块：
预处理模块，用于建立标定版坐标以及进行旋转轴的计算，将照射于待检测物体表面的激光线映射至标定板平面，进而得到被测物体的尺寸；
光条中心线提取模块，用于从所拍摄的物体表面图像中提取出激光光条的中心线，计算出激光线的图像坐标；
坐标变换模块，用于根据激光中心线的坐标信息来计算出三维空间中被测物体表面的点云数据；
表面重建模块，用于将物体表面的点云数据重建成表面。


3.根据权利要求1所述的高精度三维工件尺寸检测系统，其特征在于，图像采集装置包括摄像头和树莓派；待检测物体下方放置在旋转平台上，旋转平台底部设置有舵机，通过舵机带动旋转平台进行旋转运动。


4.一种高精度三维工件尺寸检测方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
步骤1、通过线性光发射器向待检测的物体发射激光线形成激光光条，激光光条对应物体的表面形状；
步骤2、通过摄像头采集表面附有激光光条的物体表面图像；
步骤3、将图像采集装置采集的物体表面图像数据发送至服务器端；
步骤4、在服务器端采用标定板投影映射方法对物体表面图像进行处理，首先进行预处理，建立标定版坐标以及进行旋转轴的计算，从而能够将照射于物体表面的激光线映射至标定板平面，进而精确地得到被测物体的尺寸；
步骤5、中心线提取，从所拍摄的物体表面图像中提取出激光光条的中心线，计算出激光线的图像坐标；
步骤6、坐标变换，根据激光中心线的坐标信息来计算出三维空间中待测物体表面的点云数据；
步骤7、表面重建，将待检测物体表面的点云数据重建成表面。


5.根据权利要求1所述的高精度三维工件尺寸检测方法，其特征在于，该方法中采用的标定板投影映射方法具体包括以下步骤：
(1)建立标定板坐标，标定板上的黑白网格提供了标定板平面的实际尺寸信息，通过将标定板与线激光平面共面放置，并用相机获取标定板图像，即可在三维测量中将照射于物体表面的激光线映射至标定板平面；
(2)计算旋转轴在标定板平面的方程；
(3)光条中心线提取，线激光照射至被测物体表面的激光线表征了当前角度下物体的轮廓及尺寸信息，通过计算出激光线的图像坐标，进而从相机拍摄的图像上提取激光线。


6.根据权利要求5所述的高精度三维工件尺寸检测方法，其特征在于，该方法中建立标定板坐标的具体方法为：
对相机拍摄到的标定板图像进行处理，建立标定板平面的坐标系...

【专利技术属性】
技术研发人员：尹勇，夏雨，洪梓铭，史征宇，刘宇峰，齐雨航，曾成，曾鹏程，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42