线结构光传感系统的快速标定方法

针对现有线结构光传感系统标定过程中对设备要求高、标定过程繁琐等问题,提出一种基于三点透视模型的快速标定方法.引入一个可自由移动的平面靶标,靶标上只需要共线且相互位置确定的3个特征点,利用共线三点建立三点透视数学模型,根据3个特征点以及光条纹在摄像机像面的成像信息,获取了光平面上标定点在摄像机坐标系下的坐标.平面靶标在视觉范围内任意移动几个位置,得到光平面上多个标定点坐标,从而确定光平面方程.实验证明,该方法平均相对测量误差约为0.72%,标定时不需要昂贵的辅助调整设备,也不需要求解坐标系之间的转换矩阵,简单、快速,适合现场标定.     

基于直线光流场的三维检测新方法

提出了基于直线光流场的三维检测计算方法。在透视投影下,将表示二维直线的参数对时间的导数定义成直线光流场,详细推导出基于直线光流场检测三维刚体运动参数的模型。使用最小二乘法,求出刚体的三维旋转运动参数、平移运动参数和空间直线坐标,从而实现了刚体的三维检测。该方法利用单目图像序列中连续3幅图像的2对直线光流,能够检测出物体的运动参数和结构参数,有助于全面检测和识别物体。多组实验表明该方法是稳定的,具有较好的鲁棒性能。     

基于共面标定参照物的线结构光传感器快速标定方法

根据线结构光传感器的特点,提出了一种线结构光传感器的快速标定方法,利用摄像机投影中心及光条在摄像机像面上的信息,仅需一共面靶标即可实现摄像机与光平面之间位置参数的标定。快速标定方法允许共面靶标在测量空间内自由移动,且不需辅助调整设备,也不存在标定参照物不同平面间的相互遮挡。实验表明,快速标定方法可实现约0.5%的相对测量精度,证明了方案的合理、有效。     

基于可视化结构光导向的爬壁机器人焊缝跟踪方法研究

针对爬壁机器人焊缝运行过程中,两侧电机转速调整无法实现实时适应该曲率变化而偏离焊缝,无法实施自动化检测的问题,分析结构光导向焊缝图像处理的图形滤波、阈值分割、焊缝特征提取、最小二乘法拟合、焊缝偏离值提取等关键技术,研究基于可视化结构光导向的爬壁机器人焊缝跟踪方法,并进行实验室验证和现场测试验证。验证结果显示,该方法可获取焊缝与结构光的干涉图像差异,准确识别并提取机器人的位置偏移,反馈给机器人动力系统进行位姿调整,从而保证机器人严格按照焊缝方向精确行进焊缝,最终实现整个检测过程的完全自动化。该方法实现整个检测过程的完全自动化,能够代替人工在高空、辐射、有毒、腐蚀、易燃、易爆等危险工作环境进行自动化检测,也值得其他对路径规划有着较高要求的领域借鉴参考,解决自动纠偏技术难题。     

基于遗传算法的结构光条纹中心检测方法

为提高结构光三维信息获取系统的精度,提出了一种激光条纹中心检测算法.该算法基于遗传算法并具有优化图像阈值选取的性能,可以很好地分割激光条纹.利用图像处理和方向模板的方法,在激光条纹的基础上进一步提取激光中心线.实验表明在合理选择遗传算法的交叉率和变异率的情况下,能够准确有效地获取结构光条纹中心,满足系统精度的要求.     

基于结构光的压力容器焊缝超声检测技术探讨

压力容器焊缝质量关系着核反应堆回路系统的安全运行,为保证其可靠性,必须对该类焊缝进行无损检测。针对现有核反应堆压力容器超声检测技术应用的特点,通过结构光的3D成像技术,提出了一套应用机械手实现压力容器焊缝超声检测的技术方案,并对超声检测系统各功能模块展开探讨,为后续自动检测技术的发展提供思路。     

基于激光交线的结构光视觉传感器现场标定新方法

提出了一种可适用于未知环境的线结构光三维视觉传感器现场标定的新方法.与基于交比不变性求解特征点坐标来标定激光平面的方法不同,该方法可直接基于激光交线图像实现快速标定.通过拍摄一个与线结构光相交并以不同姿态随机自由移动的平面靶标的图像(至少3幅),就可同时实现三维视觉传感器CCD和激光平面的快速标定.该方法不必求解标定点坐标,方便、快捷、简单,可实现自动化,标定精度高,标定方法鲁棒性强.实验结果证明了该方法的方便和有效性.     

基于结构光的路面裂缝检测方法研究

路面裂缝检测是路面检测的重要组成部分。针对传统裂缝检测易受到路面纹理及光照条件等干扰因素影响问题,进行了线结构光三维检测系统在裂缝检测方面的应用研究。其中,针对当前路面三维形貌表示方法不能很好地分离实际路面中裂缝细节信号和道路本身复杂的波动信号,提出一种将轮廓线相对拟合直线的高度作为深度值拼接成裂缝深度图像的方法。这种方法很好地克服了获得路面数据中的路面复杂的波动信号影响,突出了裂缝信号,更有利于后续裂缝提取。     

基于线结构光的冰箱门装配间隙在线检测方法

提出了一种基于线结构光的双门冰箱装配间隙在线检测方法.工业数字相机拍摄投射在冰箱门上的激光条纹;通过连通区域搜索,捕捉图像中条纹位置;采用高斯曲线拟合法提取条纹中心线;通过三角法获得中心线的偏移量对应的装配间隙.对测量数据进行倒数变换,使得检测方法的输入输出具有线性关系,方便工业现场标定.实验与现场测量数据表明该方法能够满足工业现场应用.     

基于单应性矩阵的线结构光测量快速标定方法研究

针对线结构光三维测量中的测量系统标定问题,对相机成像与畸变模型、单应性矩阵模型、线结构光移动扫描等方面进行了研究,对现有的线结构光测量系统标定方法的特点进行了归纳,提出了一种基于单应性矩阵的线结构光测量快速标定方法。利用机械辅助装置,使标定板和结构光平面平行并且共面,避免了多次调整位置,实现了线结构光三维测量系统的快速标定;利用标定板对扫描过程中单帧时间间隔内线结构光测量模块的位移量进行了计算,完成了对被测物整体扫描后全局点云的拼接;利用移动平台对单应性矩阵和测量点云数据的准确性进行了测试。研究结果表明:该方法能够快速建立线结构光测量系统的测量模型,标定过程简单、高效,能够满足有一定精度要求的三维扫描。     

基于线结构光的汽车涂装瑕疵检测的研究

提出了一种汽车涂装过程中的瑕疵检测方法,该方法使用线结构光法,将光条投射到汽车涂装后的表面,当有瑕疵存在时,光条的平滑性发生变化,据此可以对涂装瑕疵进行检测。对提出的方法进行了瑕疵检测仿真,结果表明了检测方法的可行性和有效性。     

基于正弦结构光激励的透明材质缺陷检测方法

透明材质广泛用于航空航天及光学设备等领域,但由于其镜面特性及透射、多重反射等光学性质,针对其微小缺陷的高效自动检测方法是领域难点,主要表现为缺陷成像对比度极低。为得到高缺陷对比度图像,现有方法需要采用复杂的系统结构或是反复的角度调试。本文基于缺陷形态对结构光的调制作用,提出结构简单的高缺陷对比度图像成像方法,且该方法对相机角度不敏感。在不同厚度缺陷试件中的实验结果表明,相较于当前的暗场照明方法,本文方法采集的图像对于冲击损伤、划痕、擦伤缺陷对比度有平均27.58%,最高37.41%的提升。本文方法从成像角度提高缺陷对比度,包含了更丰富的缺陷特征信息。在使用多种深度学习检测算法进行对比实验时,当前最佳的暗场照明方法的平均精度均值(mAP)最大仅为34%,而本文方法均接近80%,有显著的提升。     

基于双目结构光的工件位姿检测方法

面向机器人在柔性上下料中工件放置范围较大、摆放位姿不确定的应用场景,提出了一种基于双目结构光的空间位姿检测系统。基于双目结构光视觉系统获取工件点云数据,通过对Z轴分层遍历寻找工件最上层平面,利用其法向重新建立坐标系来矫正原始点云数据;将最上层点云数据映射转成2D图像,通过图像处理完成多个工件分割并获得工件位置信息进行点云粗配准,再通过ICP精配准得到工件的位姿信息。以检测料框为例进行实验,实验结果表明：视觉系统距检测目标3 m处,仍能输出多个料框的准确位姿信息,可有效提升工业机器人柔性上料的可靠性。     

基于结构光的身管膛线高度差检测

身管内膛表面几何特征参数的准确量化一直是身管疵病检测和寿命预测的一大难点,而身管膛线的高度差是其中最重要的几何参数之一。本文依托结构光三维检测手段,采用激光三角法对身管膛线高度差进行定量检测。首先将特定结构光栅投影到模拟身管内膛的标定圆筒内壁上,并采集经圆筒内表面散射后的变形结构光图像;然后利用图像边缘分割算法中的多个算子分别对标定圆筒内壁的结构光图像进行分割,同时引入灰度共生矩阵概念客观评价出最优的分割算子,对图像中结构光条的边缘分割进行优化;之后通过图像转换比例反推算法计算得到内壁图像高度差和实际凹槽高度差之间的转换关系,最终应用于身管膛线高度差的测量过程中。试验结果表明:绝对偏差控制在0.04mm内,满足系统的精度要求,同时该方法检测手段方便、快捷。本文方法为精确量化身管内膛疵病的几何参数奠定了坚实基础。     

基于结构光视觉的激光拼焊焊缝质量检测方法研究

在基于结构光视觉的激光拼焊焊缝表面质量检测系统中,需要准确获得焊缝结构光条纹中心线和特征点的位置.由于焊接过程中的各种噪声干扰,使得焊缝图像复杂多变,因此选择合理高效的图像处理算法是非常重要的.针对这一问题,对结构光视觉焊缝质量检测系统图像处理方法进行了深入研究.在图像预处理中,首先通过开窗处理来获得兴趣区域,采用中值滤波去除图像噪声.在结构光条纹中心线提取过程中,提出了一种新的模板法获得了条纹的边界并用几何中心法提取了条纹中心线;最后,使用斜率分析法提取了特征点.试验表明,该方法具有较高的特征点检测可靠性,并且运算速度快、抗干扰能力强,具有较高实用价值.     

基于圆结构光的内表面三维视觉检测模型

首先介绍基于圆结构光的内表面三维视觉检测原理 ,并针对微小型构件内表面 ,提出了基于圆结构光的内表面三维视觉检测方案。在此基础上 ,采用摄像机针孔成像模型和坐标变换 ,建立了圆结构光三维视觉检测通用模型及简化模型 ,并对检测模型结构参数进行了优化和仿真研究。最后基于 5～ 15 mm的内表面三维形貌检测 ,获得了分辨力为 3μm的理论分析结果     

基于结构光的角焊缝外观检测算法研究

针对结构光条纹曲率变化较大时中心线提取存在误差,导致焊后角焊缝外观参数检测不准确的问题,提出一种基于结构光的角焊缝外观检测算法。首先建立角焊缝外观检测系统并对系统内相机进行标定;然后采集图像并经过高斯滤波、Otsu值分割等一系列图像预处理,提出一种法向平均法来提取结构光条纹中心线;最后通过直线拟合法与移动向量法来提取结构光特征点,结合角焊缝外观定义计算出其宽度、凸度和咬边等外观参数。实验结果表明,所提出的角焊缝外观检测算法准确性高,平均误差为0.021mm,且系统算法具有良好的稳定性。     

基于线结构光的超精密齿轮齿距偏差测量分析

超精密齿轮精度要求高,使用接触式测量容易造成齿面损伤,影响精度,且只有少部分的接触式测量设备能达到微米级别,测量效率低,所以因为效率、精度的原因无法满足超精密齿轮的测量需求;故从诸多测量方法中选取了线结构光测量系统,对基于线结构光的超精密齿轮齿距偏差测量进行了分析研究.根据IS01328-1:2013《圆柱齿轮精度标准》中齿距偏差项目的 定义,通过线结构光测量系统对模数为3.0 mm,齿数为30的2级精度渐开线圆柱直齿轮样板进行了齿距偏差测量,得到了左、右齿面的单个齿距偏差分别为1.71 μm和1.73 μm,以及左、右齿面的齿距累积总偏差分别为5.43 μm和5.70 μm,并分别与IS01328-1:2013和GB/T 10095.1-2008中单个齿距偏差和齿距累积总偏差的许用值进行对比,证明了该线结构光测量系统能够实现超精密齿轮的非接触式测量.     

基于线结构光的超精密齿轮齿距偏差测量分析

超精密齿轮精度要求高,使用接触式测量容易造成齿面损伤,影响精度,且只有少部分的接触式测量设备能达到微米级别,测量效率低,所以因为效率、精度的原因无法满足超精密齿轮的测量需求;故从诸多测量方法中选取了线结构光测量系统,对基于线结构光的超精密齿轮齿距偏差测量进行了分析研究.根据IS01328-1:2013《圆柱齿轮精度标准》中齿距偏差项目的 定义,通过线结构光测量系统对模数为3.0 mm,齿数为30的2级精度渐开线圆柱直齿轮样板进行了齿距偏差测量,得到了左、右齿面的单个齿距偏差分别为1.71 μm和1.73 μm,以及左、右齿面的齿距累积总偏差分别为5.43 μm和5.70 μm,并分别与IS01328-1:2013和GB/T 10095.1-2008中单个齿距偏差和齿距累积总偏差的许用值进行对比,证明了该线结构光测量系统能够实现超精密齿轮的非接触式测量.     

基于局部阈值的激光拼焊焊缝条纹中心线快速检测方法研究

基于视觉的激光拼焊焊缝表面质量在线实时检测系统中,结构光条纹中心线能否快速、准确提取是影响检测系统性能的关键因素之一。传统的高斯拟合法和Hessian矩阵法虽然具有较高的亚像素提取精度,但其计算量非常大,无法满足实时性的要求。文中在分析激光拼焊焊缝质量检测系统中结构光条纹图像特点的基础上,将传统的几何中心法引入到结构光条纹中心线提取中,提出了一种精度介于像素级到亚像素级之间的局部阈值几何中心法。实验表明:该算法具有较高的精度和较强的抗干扰能力,实现了视觉检测系统中结构光条纹中心线的快速提取,为激光拼焊焊缝质量视觉检测系统在线实时检测奠定了基础。