本发明专利技术涉及一种3D扫描系统校准方法、装置及数据处理方法，包括：S1、设置标定物，其横向截面为环形且与被测物固定平台的表面平行；S2、使标定物与扫描装置相对旋转，并在旋转过程中获取若干轮廓扫描数据；S3、基于扫描系统的激光线发射方向和轮廓扫描数据，获取标定物的的圆环中心；S4、对所有圆环中心进行坐标转换使之重合，并基于坐标转换和轮廓扫描数据获取旋转位置对应的扫描线和相邻两扫描线的第一交点；S5、对第一交点进行拟合以得到扫描系统的旋转中心，并获取扫描线与一参考扫描线的夹角为扫描系统的旋转角；S6、建立旋转中心、旋转角与旋转过程的对应关系以得到扫描系统的校准参数。实施本发明专利技术能够提高圆形物体的3D成像精度。像精度。像精度。
【技术实现步骤摘要】
一种3D扫描系统校准方法、装置及数据处理方法
[0001]本专利技术涉及3D扫描
，更具体地说，涉及一种3D扫描系统校准方法、装置及数据处理方法。
技术介绍
[0002]3D线激光扫描轮廓仪常用于工业产品轮廓表面的高精度重建，从而获取产品的形状信息和尺寸信息，实现快速、稳定且无损的非接触式测量。随着工业制造领域的智能化发展，此类高精度检测方式的应用场景越来越广泛。3D线激光扫描轮廓仪主要由激光器和感光元器件组成，激光器向被测物表面投射激光，激光经过漫反射进入透镜在感光元器件上成像，成像的位置随目标的距离变化而变化，解算成像的相对位置便可得到被测物体的相对高度。在一次获取中，只能得到物体表面一个轮廓截面的数据，为测量整个物体，3D轮廓仪和物体之间要有相对的平移运动或旋转运动，以便组合并重构出物体的3D数据，如图5所示，两条轮廓线之间的Y方向距离通常由运动机构保证。
[0003]对于圆形物体的测量和检测，例如手表、戒指、车轮或轮胎等，检测物体和轮廓仪之间需要有相对的旋转运动使得不同部分都获得最佳的成像效果，从而避免物体各部分形状变化对成像质量的影响。如图6所示，重建物体的3D数据需要用到旋转运动的角度信息，将轮廓仪得到的轮廓线映射到物体上对应的位置，才可得到准确的3D数据。
[0004]但是，实际场景下，旋转运动的速度可能不均匀(特别是在加速和减速阶段)。运动角度由运动机构的编码器计数得知，但如果直接使用从运动机构读取的编码器计数，则相邻截面轮廓数据之间的运动角度数据将不精确。其次，运动的旋转中心在3D轮廓仪坐标系的坐标中是未知的，因此仅仅使用相邻采集之间的运动角度进行的重构并不准确。
技术实现思路
[0005]本专利技术要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述部分技术缺陷，提供一种3D扫描系统校准方法、装置及数据处理方法。
[0006]本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种3D扫描系统校准方法，包括以下步骤：
[0007]S1、设置标定物于扫描系统的被测物固定平台，其中，所述标定物的横向截面为环形且与所述被测物固定平台的表面平行；
[0008]S2、通过所述扫描系统的运动装置使所述标定物与所述扫描系统的扫描装置按照预设规则相对旋转，并在旋转过程中获取若干与旋转位置对应的、所述标定物的纵向截面的轮廓扫描数据；
[0009]S3、基于所述扫描系统的激光线发射方向和所述轮廓扫描数据，获取所述标定物的、与所述旋转位置对应的圆环中心；
[0010]S4、对所有所述圆环中心进行坐标转换使之重合，并基于所述坐标转换和所述轮廓扫描数据获取所述旋转位置对应的扫描线，获取相邻两扫描线的第一交点以获取若干所
述第一交点；
[0011]S5、对所述第一交点进行拟合以得所有所述第一交点的中心为所述扫描系统的旋转中心，并获取所述扫描线与一参考扫描线的夹角为所述扫描系统的旋转角；
[0012]S6、建立所述旋转中心、所述旋转角与所述旋转过程的对应关系以得到所述扫描系统的校准参数。
[0013]优选地，在本专利技术的3D扫描系统校准方法中，在所述步骤S3中，所述基于所述扫描系统的激光线发射方向和所述轮廓扫描数据，获取所述标定物的、与所述旋转位置对应的圆环中心；包括：
[0014]S31、所述轮廓扫描数据包括与所述标定物的纵向截面对应的灰度数据，基于所述灰度数据获取所述工作激光线发射方向与所述标定物的同心环的若干第二交点；
[0015]S32、分别以所述若干第二交点为圆心及其对应的所述标定物的同心环的半径为半径以得到与所述被测物固定平台的表面平行的若干圆周，其中所述标定物的半径包括所述标定物的内径和外径；
[0016]S33、获取所述若干圆周的第三交点以作为所述标定物的、与所述旋转位置对应的圆环中心。
[0017]优选地，在本专利技术的3D扫描系统校准方法中还包括：
[0018]S01、预估所述标定物的圆环中心以得到所述标定物的预估圆环中心，并预估所述被测物固定平台相对于所述扫描装置相对旋转时旋转中心以得到预估旋转中心，以在固定所述标定物于所述被测物固定平台时，以使所述标定物的预估圆环中心偏离所述预估旋转中心。
[0019]优选地，在本专利技术的3D扫描系统校准方法中，S02、多次调整所述标定物的位置以重新固定所述标定物于所述扫描系统的被测物固定平台，并基于调整后的所述标定物执行所述步骤S2至所述步骤S5，以对应获取多组旋转中心位置；
[0020]或
[0021]在所述步骤S1中，设置标定物于扫描系统的被测物固定平台包括设置多个标定物与所述被测物固定平台的不同位置；
[0022]所述方法还包括：基于每一所述标定物执行所述步骤S2至所述步骤S5以对应获取多组旋转中心位置；
[0023]S03、拟合所述多组旋转中心位置并根据拟合结果得到最终的旋转中心位置，并执行所述步骤S6；
[0024]优选地，在本专利技术的3D扫描系统校准方法中，在所述步骤S03中，所述拟合所述多组旋转中心位置并根据拟合结果得到最终的旋转中心位置，包括：
[0025]获取所述多组旋转中心位置对应的中心点以作为最终的旋转中心位置。
[0026]优选地，在本专利技术的3D扫描系统校准方法中，在所述步骤S32中，所述获取所述若干圆周的第三交点以作为所述标定物的、与所述旋转位置对应的圆环中心；包括：
[0027]对所述若干圆周的第三交点进行拟合以得到所述第三交点的中心点，以将所述第三交点的中心点作为所述标定物的、与所述旋转位置对应的圆环中心。
[0028]优选地，在所述步骤S5中，对所述第一交点进行拟合以得所有所述第一交点的中心为所述扫描系统的旋转中心，包括：
[0029]对所述第一交点进行圆拟合，以所述拟合圆的圆心为所述第一交点的中心。
[0030]优选地，在本专利技术的3D扫描系统校准方法中，所述标定物的横向截面面积大于所述被测物固定平台的平面面积的一半。
[0031]另，本专利技术还构造一种3D扫描系统数据处理方法，包括：
[0032]设置被测物于被测物固定平台，通过所述扫描系统的运动装置使所述被测物与所述扫描系统的扫描装置按照预设规则相对旋转，以获取所述被测物的初始点云数据；
[0033]通过如上面任意一项所述的3D扫描系统校准方法获取的校准参数对所述点云数据进行点云重构；其中所述校准参数包括矩阵：
[0034][0035]其中，(cx，cy，cz)为所述旋转中心位置，θ
n
‑1为第n次采集线与第一次采集线之间的角度，(a,b,c)为第n次采集线对应的原始坐标，(x,y,z)为第n条采集线对应的转换坐标。
[0036]本专利技术还构造一种3D扫描系统校准装置，包括：设置于扫描系统的被测物固定平台的标定物；以及处理器，
[0037]其中，所述标定物的横向截面为环形且与所述被测物固定平台的表面平行；
[0038]所述处理器用于执行如上面本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种3D扫描系统校准方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、设置标定物于扫描系统的被测物固定平台，其中，所述标定物的横向截面为环形且与所述被测物固定平台的表面平行；S2、通过所述扫描系统的运动装置使所述标定物与所述扫描系统的扫描装置按照预设规则相对旋转，并在旋转过程中获取若干与旋转位置对应的、所述标定物的纵向截面的轮廓扫描数据；S3、基于所述扫描系统的激光线发射方向和所述轮廓扫描数据，获取所述标定物的、与所述旋转位置对应的圆环中心；S4、对所有所述圆环中心进行坐标转换使之重合，并基于所述坐标转换和所述轮廓扫描数据获取所述旋转位置对应的扫描线，获取相邻两扫描线的第一交点以获取若干所述第一交点；S5、对所述第一交点进行拟合以得所有所述第一交点的中心为所述扫描系统的旋转中心，并获取所述扫描线与一参考扫描线的夹角为所述扫描系统的旋转角；S6、建立所述旋转中心、所述旋转角与所述旋转过程的对应关系以得到所述扫描系统的校准参数。2.根据权利要求1所述的3D扫描系统校准方法，其特征在于，在所述步骤S3中，所述基于所述扫描系统的激光线发射方向和所述轮廓扫描数据，获取所述标定物的、与所述旋转位置对应的圆环中心；包括：S31、所述轮廓扫描数据包括与所述标定物的纵向截面对应的灰度数据，基于所述灰度数据获取所述工作激光线发射方向与所述标定物的同心环的若干第二交点；S32、分别以所述若干第二交点为圆心及其对应的所述标定物的同心环的半径为半径以得到与所述被测物固定平台的表面平行的若干圆周，其中所述标定物的半径包括所述标定物的内径和外径；S33、获取所述若干圆周的第三交点以作为所述标定物的、与所述旋转位置对应的圆环中心。3.根据权利要求1所述的3D扫描系统校准方法，其特征在于，所述方法还包括：S01、预估所述标定物的圆环中心以得到所述标定物的预估圆环中心，并预估所述被测物固定平台相对于所述扫描装置相对旋转时旋转中心以得到预估旋转中心，以在固定所述标定物于所述被测物固定平台时，以使所述标定物的预估圆环中心偏离所述预估旋转中心。4.根据权利要求1所述的3D扫描系统校准方法，其特征在于，所述方法还包括：S02、多次调整所述标定物的位置以重新固定所述标定物于所述扫描系统的被测物固定平台，并基于调整后的所述标定物执行所述步骤S2至所述步骤S5，以对应获取多...
【专利技术属性】
技术研发人员：黄矿裕，麦浩晃，刘立峰，
申请(专利权)人：昂视工业技术深圳有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。