一种自动化点云拼接方法技术

本发明专利技术公开了一种自动化点云拼接方法，在被测物表面及其周围均匀固定多个标志点；将标志点的全局坐标存储；机器人带动三维视觉传感器移动到拍摄位置，采集被测物表面图像，查找各个标志点图像坐标记为实测坐标点集；将标志点全局坐标反投影到像素坐标系，得到投影坐标点集；对于实测坐标点集中的任一点，在投影坐标点集内搜索与其距离最近的投影点，标记同名点对；利用各个同名点对，解算相机坐标系与全局坐标系的变换关系；获取到各个拍摄位置处，相机坐标系与全局坐标系的变换关系，将不同拍摄位置处获取的点云转换到全局坐标系，实现快速准确的点云拼接。速准确的点云拼接。速准确的点云拼接。

【技术实现步骤摘要】
一种自动化点云拼接方法


[0001]本专利技术涉及点云拼接领域，具体涉及一种自动化点云拼接方法。

技术介绍

[0002]随着制造技术快速发展，工业产品外型结构越来越复杂，其形貌尺寸、现场装配及质量控制精度要求日益提高，现有测量手段及测量设备无法满足要求。非接触、高精度、高效率的自动化测量技术成为汽车、航空、航天、轨道交通、船舶等领域的迫切需求。自动化蓝光扫描系统将蓝光扫描测量技术与工业机器人结合，兼顾了机器人自动化、高灵活性的特点与光学测量的效率优势，通过机器人轨迹编程实现高效率自动化测量，是解决工业大型零部件三维测量的理想手段。自动化蓝光系统由工业机器人和蓝光传感器构成。自动化测量过程中，机器人按照预先设定的轨迹运动，每运动到一个位置，控制安装在其末端的蓝光传感器完成当前位置的点云扫描，最终将全部位置采集到的点云拼接，实现大型零部件三维测量。
[0003]点云拼接是大型零部件三维测量的最重要环节，其精度、效率、自动化程度是影响自动化蓝光扫描系统综合性能的最重要因素。点云拼接的目的是将多次扫描的点云精确地统一到同一坐标系。对于大型零部件本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种自动化点云拼接方法，在被测物表面及其周围区域均匀固定多个标志点；记录所有标志点的全局坐标，存储为全局三维点集；三维视觉传感器固定在机器人末端，用于采集被测物表面三维信息；其特征在于，所述拼接方法，包括：步骤一、机器人带动三维视觉传感器移动到拍摄位置，采集被测物表面图像，所述图像中至少包含三个标志点；步骤二、通过以下步骤，解算当前拍摄位置处相机坐标系与全局坐标系的变换关系：1)在当前拍摄位置处采集的图像中查找各个标志点，将各点图像坐标记为实测坐标点集；将全局三维点集中的各个标志点坐标分别反投影到传感器中相机的像素坐标系，得到各个二维投影坐标，记为投影坐标点集；2)对于实测坐标点集中的任一点A，在投影坐标点集内搜索与其距离最近的投影点B，将点A在相机坐标系中的三维坐标以及点B对应的全局坐标记为一组同名点对；遍历实测坐标点集中的各点，获取每个点对应的同名点对；3)利用各个同名点对，解算相机坐标系与全局坐标系的变换关系；步骤三、机器人带动三维视觉传感器移动到其他拍摄位置，相机采集被测物表面图像，重复步骤二；直到获取到各个拍摄位置处，相机坐标系与全局坐标系的变换关系，将三维视觉传感器在不同拍摄位置处获取的点云分别转换到全局坐标系，完成点云拼接。2.如权利要求1所述自动化点云拼接方法，其特征在于：步骤1)中二维投影坐标Q(u,v)通过以下公式求取：Q(u,v)＝K
·
M
·
T
N
·
W
·
P其中，K表示相机内参矩阵，M表示机器人末端坐标系与相机坐标系之间的转换关系矩阵，其通过手眼标定求取，T
N
表示表示机器人末端坐标系与机器人基坐标系之间的转换关系矩阵，其通过机器人运动学模型求取，W表示机器人基坐标系与全局坐标系之间的转换关系矩阵，P表示单个标志点的全局坐标，其通过摄影测量系统或激光跟踪仪获得。3.如权利要求1所述自动化点云拼接方法，其特征在于：所述三维视觉传感器为单目三维扫描视觉传感器、多目三维扫描视觉传感器或双目视觉传感器。4.如权利要求1所述自动化点云拼接方法，其特征在于：当三维视觉传感器中的相机有两个或多个时，标记其中一部相机为主相机，其他相机为辅相机，分别标定辅相机与主相机之间的转换关系；在各个拍摄位置处，主相机和辅相机的公共视场内至少包含三个标志点。5.如权利要求4所述自动化点云拼接方法，其特征在于：在步骤二中，解算当前拍摄位置处，主相机坐标系与全局坐标系的变换关系：1)在当前拍摄位置处，在主相机采集的图像以及辅相机采集的图像中分别查找各个标志点，将各点图像坐标对应记为主相机实测坐标点集、辅相机实测坐标点集；将全局三维点集中的各个标志点坐标分别反投影到主相机的像素坐标系、辅相机像素坐标系，得到各个二维投影坐标，对应记...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙博，尹仕斌，郭寅，郭磊，何莎，
申请(专利权)人：易思维杭州科技有限公司，
类型：发明
国别省市：