[发明专利]基于面结构光和光笔的复杂零部件精密三维测量方法

权利要求书

1.一种复杂零部件精密三维测量方法，包括零部件表面复杂形面的三维测量和特征尺寸的三维测量；

零部件表面复杂形面的三维测量的步骤为：

向被测区域投射一组编码光栅图像，利用两个数字相机拍摄经零部件表面调制而变形的光栅图像，得到两组变形的光栅图像；再对这两组变形的光栅图像进行四步相移解相，得到光栅图像的相位主值，再采用三频外差原理进行相位展开，最终得到相应的连续相位；然后利用基于极限约束的立体匹配算法获取两个数字相机所拍摄的图像的匹配点；匹配完成后使用双目立体视觉原理进行点云重构，计算得到被测物体表面的三维点坐标；

特征尺寸的三维测量的步骤为：；

T形杆和测头构成光笔；首先对T形杆上的至少三个回光反射标志点进行标定，建立光笔坐标系，并对测头的中心位置进行自标定，得到多组回光反射标志点在世界坐标系下的三维坐标，最后根据世界坐标系和光笔坐标系之间的转换关系，获得旋转矩阵R_i和平移矩阵T_i，由P_gR_i+T_i＝P_c，得到测头在光笔坐标系下的坐标P_g，最后再计算得到被测物体点在世界坐标系下的三维坐标P_c。

2.根据权利要求1所述的一种复杂零部件精密三维测量方法，其特征在于，所述测头的中心位置进行自标定的过程如下：

将光笔放置在同一个圆锥孔内，随意倾斜角度，利用两台数字相机采集光笔在n种不同姿态下的图像，n≥2，通过双目立体视觉测量算法获得n组回光反射标志点在世界坐标系下的三维坐标。

3.一种实现权利要求1所述的复杂零部件精密三维测量方法的系统，其特征在于，它包括数字投影装置、第一、第二数字相机，T形杆，测头和计算机，第一、第二数字相机具有相同的参数，其光心轴与数字投影装置的光心轴夹角均在20至30度之间，且保持相对位置不变；T形杆的正面粘贴有至少3个回光反射标志点，T形杆和测头构成光笔，所述第一、第二数字相机以及数字投影装置均与所述计算机通过数据线连接。