一种大尺寸透明物体的面型测量方法技术

本系统涉及透明物体面型测量技术领域，公开了一种大尺寸透明物体的面型测量方法，包括如下步骤：搭建包括有相机、激光器及位移台的测量系统以获取被测物体的光条图像；确定每一帧光条图的ROI区域，对ROI区域进行图像裁切；读取裁切后的图像中某一反射层中每列像素的灰度值，并记录最大像素灰度值的索引位置，并按照行标排序；获取每列中灰度值最大的像素组的中心索引位置，并提取光条的中心像素坐标；利用每一组中心像素坐标计算出该点对应的实际三维坐标，得到三维坐标点集，然后利用该三维坐标点集建立被测物体面型的三维数据。本发明专利技术所提供的方法可对更多的点位进行检测，检测效率更高，同时检测时无需接触可以防止对被测物体的二次损坏。

【技术实现步骤摘要】
一种大尺寸透明物体的面型测量方法
本系统涉及透明物体面型测量
，具体涉及一种大尺寸透明物体的面型测量方法。
技术介绍
玻璃在现在社会中的应用越来越广泛，尤其是汽车、建筑、光学玻璃等行业，玻璃的使用需求越来越大。随着玻璃行业应用的深入和产品不断升级，各行业对玻璃的品质提出了越来越多的要求。玻璃的3D面型是玻璃制造的重要参数，其3D面型的参数是否符合要求也成为检测玻璃品质是否过关的重要参考。现有的对玻璃型面参数的检测多是通过借助价格昂贵的检具和三坐标测量仪等设备仪器来完成测量，但是该测量方法需要对玻璃进行接触取点以获得测量数据，由此在遇到具有较大尺寸的玻璃需要进行测量时，存在检测取点少、测量慢检测的精度及效率低下的问题，且被测件有二次损伤的风险。
技术实现思路
针对现有技术存在的不足，本系统的目的在于提供一种大尺寸透明物体的面型测量方法，该方法可通过非接触测量的方式对玻璃的3D型面参数进行提取，检测精度更高效率更快。为了实现上述目的，本系统提供如下技术方案：一种大尺寸透明物体的面型测量方法，包括如下步骤：1)搭建包括有相机、激光器及位移台的测量系统，用以获取激光器照射于被测物体上不同位置时的光条图像；2)确定每一帧光条图的ROI区域，对所述ROI区域进行图像裁切；3)读取裁切后的图像中某一反射层中每列像素的灰度值，并记录最大像素灰度值的索引位置，并按照行标排序；4)获取每列中灰度值最大的像素组的中心索引位置，并提取光条的中心像素坐标；5)利用每一组中心像素坐标计算出中心像素坐标对应的实际三维坐标，得到三维坐标点集，然后利用该三维坐标点集建立被测物体面型的三维数据，以通过三维数据来获得被测物体的尺寸数据。本方案中通过获取激光照射透明物体表面时形成的激光光条图来计算出每一光条的像素中心坐标，然后通过所有的像素中心坐标所在实际坐标系中形成的三维面型轮廓来反映被测物体的具体三维面型数据，由此可通过非接触的方式来对被测物体进行测量，其检测效率高，检测点位更多精度更高。在本专利技术中，进一步的，所述中心像素坐标的纵坐标值为多组最大像素灰度值所在行数的中值。本方案中通过利用激光条的亮度分布基本为对称式结构，由此可直接取所有的亮度最大值的像素所在行数的行数值的中值作为纵坐标使用，由此可提高处理速度。在本专利技术中，进一步的，使用灰度重心法求取所述中心像素坐标。本方案中通过灰度重心法求取的中心像素坐标更加精确，有利于减小最终的计算结果的误差。在本专利技术中，进一步的，在读取完毕每列所述像素的灰度值后确定出val值，所述val值在max灰度值-100～max灰度值-50之间。在本专利技术中，进一步的，在所述测量系统搭建完毕后，使用所述测量系统内的相机拍摄不同位置的棋盘格标定板，利用张氏标定法对相机进行标定得出相机的内参、外参和畸变参数。本方案中通过对相机进行标定，来减小对图像处理时因外部设备造成的误差。在本专利技术中，进一步的，使用所述测量系统内的相机在不同高度上拍摄激光条和标定板同时存在的图像来解算光条的实际坐标，对所述光条的实际坐标使用最小二乘法得到相机和激光器的相对位置，并确定出成像平面。在本专利技术中，进一步的，对所述位移台运行时测量系统的参数进行优化，本方案可以降低位移台的轴系误差以及直线度误差对测量系统造成的影响。在本专利技术中，进一步的，利用所述中心像素坐标、相机标定的内参、外参及激光器的位置信息来求解出实际三维坐标，进而得到面型三维点集。本方案中通过求得面型三维点集来方便后期通过面型三维点集来建立面型的三维数据模型。在本专利技术中，进一步的，利用所述面型三维点集得到点云边界，再利用三角剖分算法对所述点云边界和点云法向量进行处理以得到最终表面的网络结构。在本专利技术中，进一步的，所述面型点集通过使用凸包或者AlphaShap算法得到平面上的点云边界。与现有技术相比，本系统的有益效果是：本专利技术所提供的方法可以通过相机、激光器及位移台来获取被测物体不同位置上的激光光条图，然后再通过每一光条的像素中心坐标来计算构建透明被测物体的三维面型数据，进而对被测物体进行测量，本方法可对更多的点位进行检测，检测效率更高，同时检测时无需接触可以防止对被测物体的二次损坏。并且通过此方法测量出来的物体的精度较高，可保证绝对精度在10μm～20μm之间。附图说明图1为本专利技术中测量系统的结构示意图。附图中：1、被测物体(玻璃等高透待测物)；2、激光器；3、相机；4、位移台。具体实施方式下面将结合本系统实施例中的附图，对本系统实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本系统一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本系统中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本系统保护的范围。需要说明的是，当组件被称为“固定于”另一个组件，它可以直接在另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本系统的
的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本系统的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本系统。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。请同时参见图1，本系统一较佳实施方式提供一种大尺寸透明物体的面型测量方法，包括如下步骤：1)搭建包括有相机3、激光器2及位移台4的测量系统，用以获取激光器2照射于被测物体1上不同位置时的光条图像；在本测量系统激光器2位于位移台4的正上方，激光器2向位于位移台4上的被测物体1照射激光光束，要保证所发射的激光光束，所覆盖的宽度大于等于被测物体1移动过程中经过该激光光束照射位置时的截面的宽度。由此可保证被测物体1的每一个位置都可以被检测到，相机3选用面阵相机，并将其设置在位移台4的斜上方便于观测到激光在被测物体1表面上形成光条的位置处，以方便获取每一组光条图的图像进而用于后期的分析计算。被测物体1为高透明物体，如玻璃。位移台4为可在某一指定方向上进行往复移动的平台设备，以便于将被测物体1逐步移动通过被测区域。在测量系统搭建完毕后，为了保证后续测量数据的精确性需要对测量系统内的相机3进行标定，得出相机3的内参、外参和畸变参数以便对后续的数据进行修正。相机3的标定：通过拍摄不同位置的棋盘格标定板，利用张氏标定法对相机3进行标定再利用下述计算公式得出相机3的内参、外参和畸变参数。其中，[u，v，1]T为像素齐次坐标，[XW，YW，ZW，1]T为世界坐标系的齐次坐标，A为相机3的内本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种大尺寸透明物体的面型测量方法，其特征在于，包括如下步骤：/n1)搭建包括有相机(3)、激光器(2)及位移台(4)的测量系统，用以获取激光器(2)照射于被测物体(1)上不同位置时的光条图像；/n2)确定每一帧光条图的ROI区域，对所述ROI区域进行图像裁切；/n3)读取裁切后的图像中某一反射层中每列像素的灰度值，并记录最大像素灰度值的索引位置，并按照行标排序；/n4)获取每列中灰度值最大的像素组的中心索引位置，并提取光条的中心像素坐标；/n5)利用每一组中心像素坐标计算出该中心像素坐标对应的实际三维坐标，得到三维坐标点集，然后利用该三维坐标点集建立被测物体(1)面型的三维数据，以通过三维数据来获得被测物体(1)的尺寸数据。/n

【技术特征摘要】
1.一种大尺寸透明物体的面型测量方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)搭建包括有相机(3)、激光器(2)及位移台(4)的测量系统，用以获取激光器(2)照射于被测物体(1)上不同位置时的光条图像；
2)确定每一帧光条图的ROI区域，对所述ROI区域进行图像裁切；
3)读取裁切后的图像中某一反射层中每列像素的灰度值，并记录最大像素灰度值的索引位置，并按照行标排序；
4)获取每列中灰度值最大的像素组的中心索引位置，并提取光条的中心像素坐标；
5)利用每一组中心像素坐标计算出该中心像素坐标对应的实际三维坐标，得到三维坐标点集，然后利用该三维坐标点集建立被测物体(1)面型的三维数据，以通过三维数据来获得被测物体(1)的尺寸数据。


2.根据权利要求1所述的一种大尺寸透明物体的面型测量方法，其特征在于，所述中心像素坐标的纵坐标值为多组最大像素灰度值所在行数的中值。


3.根据权利要求1所述的一种大尺寸透明物体的面型测量方法，其特征在于，使用灰度重心法求取所述中心像素坐标。


4.根据权利要求3所述的一种大尺寸透明物体的面型测量方法，其特征在于，在读取完毕每列所述像素的灰度值后确定出val值，所述val值在max灰度值-100～max灰度值-50之间。


5.根据权利要求3所述的一种大尺寸透明物体的面型测量方法，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：张效栋，胡跃伟，房长帅，陶景云，刘则，张志亮，
申请(专利权)人：深度光学科技天津有限公司，
类型：发明
国别省市：天津;12