一种3D光栅检测方法、装置、计算机设备及可读存储介质制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种3D光栅检测方法、装置、计算机设备及可读存储介质，其方法包括在光栅扫描仪嵌入到双目相机之间为双目相机提供光源和对双目相机进行标定后，使双目相机对工件进行拍摄，采集工件的图象，并获得包括三维坐标的点云信息；采用双边滤波对点云信息进行平滑滤波，同时保留边界信息；基于双边滤波后的点云信息进行3D建模，获得3D模型；基于3D模型对工件进行检测，从X轴、Y轴、Z轴和位姿四个维度上获取工件的各维度数据，判断工件安装是否到位。解决了现有的工件检测方式检测精度较低的问题。本发明专利技术具有提高工件检测精度的效果。本发明专利技术具有提高工件检测精度的效果。本发明专利技术具有提高工件检测精度的效果。

【技术实现步骤摘要】
一种3D光栅检测方法、装置、计算机设备及可读存储介质


[0001]本专利技术涉及工件检测
，尤其是涉及一种3D光栅检测方法、装置、计算机设备及可读存储介质。

技术介绍

[0002]随着科技与计算机工业的进步，自动化机械在制造业中得到了广泛应用，特别地，2D视觉检测系统因实现了非接触的实时检测功能，是自动化机器不可或缺的组成部分。
[0003]目前，采用2D检测方式，基于轮廓的图案匹配驱动，以识别工件的位置、尺寸和方向,对目标工件的安装情况进行检测。
[0004]但2D检测不支持与形状相关的测量、易受环境中的照明条件影响、且对检测物件的运动敏感等，存在一定的局限性，影响测量结果。
[0005]针对上述中的相关技术，专利技术人认为存在有现有的工件检测方式检测精度较低的缺陷。

技术实现思路

[0006]为了提高工件检测的精度，本专利技术提供了一种3D光栅检测方法、装置、计算机设备及可读存储介质。
[0007]第一方面，本专利技术提供一种3D光栅检测方法，具有提高工件检测精度的特点。
[0008]本专利技术是通过以下技术方案得以实现的：
[0009]一种3D光栅检测方法，包括以下步骤：
[0010]在光栅扫描仪嵌入到双目相机之间为所述双目相机提供光源和对所述双目相机进行标定后，
[0011]使所述双目相机对工件进行拍摄，采集工件的图象，并获得包括三维坐标的点云信息；
[0012]采用双边滤波对所述点云信息进行平滑滤波，同时保留边界信息；
[0013]基于双边滤波后的点云信息进行3D建模，获得3D模型；
[0014]基于所述3D模型对工件进行检测，从X轴、Y轴、Z轴和位姿四个维度上获取工件的各维度数据，判断工件安装是否到位。
[0015]本专利技术在一较佳示例中可以进一步配置为：所述判断工件安装是否到位的步骤包括：
[0016]根据X轴、Y轴、Z轴和位姿四个维度，分别预设与X轴、Y轴、Z轴和位姿一一对应的标准值和对应的容差值；
[0017]分别计算X轴、Y轴、Z轴和位姿与对应标准值之间的差值，再与对应的容差值进行比较，获得维度数据结果；
[0018]当X轴、Y轴、Z轴和位姿中任一个维度数据结果位于对应的容差值的范围之外时，判断为工件安装不到位。
[0019]本专利技术在一较佳示例中可以进一步配置为：所述采用双边滤波对所述点云信息进行平滑滤波的步骤后，还包括以下步骤：
[0020]基于高斯分布，计算每个点云信息与其它所有相邻点云的平均距离；
[0021]去除平均距离在基于全局距离平均值和标准偏差设置的阈值之外的所有点云信息，以筛选所述点云信息；
[0022]使筛选后的所述点云信息作为处理的点云信息。
[0023]本专利技术在一较佳示例中可以进一步配置为：所述采用双边滤波对所述点云信息进行平滑滤波的步骤包括：
[0024]预设中心点，通过各个点云信息到中心点的空间临近度，计算各个点云信息到中心点的空间临近度的权值；
[0025]基于各个点云信息的像素值相似度，计算各个点云信息的像素值相似度的权值；
[0026]基于各个点云信息到中心点的空间临近度的权值和像素值相似度的权值进行乘积，再与图像矩阵作卷积运算。
[0027]本专利技术在一较佳示例中可以进一步配置为：所述对所述双目相机进行标定具体包括：
[0028]基于标定板标定法，通过拍摄一组标定板照片，预设角点，检测标定板的角点坐标，并利用张正友标定算法标定相机的内外参数。
[0029]本专利技术在一较佳示例中可以进一步配置为：所述获得包括三维坐标的点云信息的步骤后，还包括以下步骤：
[0030]基于不同的曝光时间的低动态范围图像，选取每个曝光时间相对应的预设的低动态范围图像，合成高动态范围图像，优化所述点云信息。
[0031]通过采用上述技术方案，将光栅扫描仪嵌入到双目相机之间，进而双目相机的两个镜头之间有一个光栅光源，使光栅扫描仪为双目相机提供光源，使得双目相机拍摄的照片质量更好；对双目相机进行标定，获取双目相机的测量结果，并基于测量结果计算目标深度值，以从二维图像中获取三维信息，并得到待测工件和双目相机之间的深度，进而确定待测工件的空间位置；使双目相机对工件进行拍摄，采集工件的图象，并获得包括三维坐标的点云信息，以获取待测工件的三维信息；采用双边滤波对点云信息进行平滑滤波，同时保留边界信息，以考虑空间临近信息与颜色相似信息，在滤除噪声、平滑图像的同时，又做到边缘保存，使得待测工件的三维信息更准确完整；基于处理的点云信息进行3D建模，获得3D模型，基于3D模型对工件进行检测，从X轴、Y轴、Z轴和位姿四个维度上获取工件的各维度数据，判断工件安装是否到位；进而一种3D光栅检测方法通过对待测工件进行四维度检测，待测工件在任一维度上的误差超出允许范围都会被判定为不合格，即工件的安装不到位，工件的检测精度更高，突破了2D检测的局限性。
[0032]进一步地，对于每个点云，计算从它到其所有相邻点云的平均距离，并通过假设所得到的分布是具有平均值和标准偏差的高斯分布，因此，其平均距离在由全局距离平均值和标准偏差定义的阈值之外的所有点云可以被认为是离群点云，可从数据集中去除，以去除离群点云，优化3D模型质量，利于进一步提高工件的检测精度。
[0033]进一步地，采用双边滤波对所述点云信息进行平滑滤波，使各个点云信息到中心点的空间临近度的权值和像素值相似度的权值进行乘积，再与图像矩阵作卷积计算，以实
现将二维高斯正态分布放在图像矩阵上做卷积运算的目的，优化采集的点云信息的质量，从而达到保边去噪的效果。
[0034]进一步地，基于低动态范围图像合成高动态范围图像，优化采集的点云信息的图像画质，从而优化采集的点云信息的质量，利于进一步提高工件的检测精度。
[0035]第二方面，本专利技术提供一种3D光栅检测装置，具有提高工件检测精度的特点。
[0036]本专利技术是通过以下技术方案得以实现的：
[0037]一种3D光栅检测装置，包括：
[0038]光源模块，用于将光栅扫描仪嵌入到双目相机之间为所述双目相机提供光源；
[0039]标定模块，用于对所述双目相机进行标定；
[0040]点云信息模块，用于使所述双目相机对工件进行拍摄，采集工件的图象，并获得包括三维坐标的点云信息；
[0041]处理模块，用于采用双边滤波对所述点云信息进行平滑滤波，同时保留边界信息；
[0042]建模模块，用于基于双边滤波后的点云信息进行3D建模，获得3D模型；
[0043]检测模块，用于基于所述3D模型对工件进行检测，从X轴、Y轴、Z轴和位姿四个维度上获取工件的各维度数据，判断工件安装是否到位。
[0044]本专利技术在一较佳示例中可以进一步配置为：还包括：
[0045]筛选模块，用于基于高斯分布，计算所述点云信息模块获取的每个点云信息与其它所有相邻点本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种3D光栅检测方法，其特征在于，包括以下步骤：在光栅扫描仪嵌入到双目相机之间为所述双目相机提供光源和对所述双目相机进行标定后，使所述双目相机对工件进行拍摄，采集工件的图象，并获得包括三维坐标的点云信息；采用双边滤波对所述点云信息进行平滑滤波，同时保留边界信息；基于双边滤波后的点云信息进行3D建模，获得3D模型；基于所述3D模型对工件进行检测，从X轴、Y轴、Z轴和位姿四个维度上获取工件的各维度数据，判断工件安装是否到位。2.根据权利要求1所述的一种3D光栅检测方法，其特征在于，所述判断工件安装是否到位的步骤包括：根据X轴、Y轴、Z轴和位姿四个维度，分别预设与X轴、Y轴、Z轴和位姿一一对应的标准值和对应的容差值；分别计算X轴、Y轴、Z轴和位姿与对应标准值之间的差值，再与对应的容差值进行比较，获得维度数据结果；当X轴、Y轴、Z轴和位姿中任一个维度数据结果位于对应的容差值的范围之外时，判断为工件安装不到位。3.根据权利要求1所述的一种3D光栅检测方法，其特征在于，所述采用双边滤波对所述点云信息进行平滑滤波的步骤后，还包括以下步骤：基于高斯分布，计算每个点云信息与其它所有相邻点云的平均距离；去除平均距离在基于全局距离平均值和标准偏差设置的阈值之外的所有点云信息，以筛选所述点云信息；使筛选后的所述点云信息作为处理的点云信息。4.根据权利要求1所述的一种3D光栅检测方法，其特征在于，所述采用双边滤波对所述点云信息进行平滑滤波的步骤包括：预设中心点，通过各个点云信息到中心点的空间临近度，计算各个点云信息到中心点的空间临近度的权值；基于各个点云信息的像素值相似度，计算各个点云信息的像素值相似度的权值；基于各个点云信息到中心点的空间临近度的权值和像素值相似度的权值进行乘积，再与图像矩阵作卷积运算。5.根据权利要求1所述的一种3D光栅检测方法，其特征在于，所述对所述双目相机进行标定...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔岩，刘强，
申请(专利权)人：中德珠海人工智能研究院有限公司珠海市四维时代网络科技有限公司，
类型：发明
国别省市：