[发明专利]用于深孔洞旋转件形貌测量的多相机光刀系统标定方法

说明书

本发明公开了一种用于深孔洞旋转件形貌测量的多相机光刀系统标定及分析方法，首先转动平面标定板，同步采集平面标定板图像，并根据平面标定板图像计算每个相机的参数；然后将任意一自由曲面物体置于被测区域，同步采集图像，并根据图像中光带中心位置和相机参数计算物体上每一点的三维坐标，根据三维坐标确定激光器位置及姿态标定参数；接着将旋转件置于被测区域，同步采集图像，并根据图像中光带中心位置和激光器位置及姿态标定参数求解该状态下的三维形貌坐标；最后叠加所有状态的旋转件三维形貌坐标，得到旋转件相对于旋转轴的全表面三维形貌。本发明方法可以避免测量时出现死角，标定及分析结果更加全面、可靠。

技术领域

本发明涉及多相机光刀系统标定技术，尤其是涉及一种用于深孔洞旋转件形貌测量的多相机光刀系统标定方法。

背景技术

光刀系统是将平行光带以一定角度投射到物体表面，利用相机在另一个角度采集受到物体表面高度调制的变形光带，依据三角测量原理，计算物体的三维形貌。但在一些深孔洞旋转件测量时，经常会由于视角原因使得某个方向的相机难以采集到光带信息，最终只能得到物体表面部分形貌结果，难以为高精度工业在线质量检测提供可靠的保证。

发明内容

本发明的目的在于提供一种操作简单，易于实现，可以用于深孔洞旋转件形貌测量的多相机光刀系统标定方法。

实现本发明目的的技术解决方案为：用于深孔洞旋转件形貌测量的多相机光刀系统标定方法，包括以下步骤：

步骤1、多相机标定：转动平面标定板，利用多个相机同步采集平面标定板图像，根据采集的平面标定板图像计算每个相机的参数；

步骤2、激光器位置及姿态标定：将任意一自由曲面物体置于被测区域，利用多个相机同步采集图像，根据图像中光带中心位置和相机参数计算物体上每一点的三维坐标，根据三维坐标确定激光器位置及姿态标定参数；

步骤3、任一状态旋转件坐标测量：将旋转件置于被测区域，利用多个相机同步采集图像，根据图像中光带中心位置和激光器位置及姿态标定参数求解该状态下的三维形貌坐标；

步骤4、叠加所有状态的旋转件三维形貌坐标，得到旋转件相对于旋转轴的全表面三维形貌。

本发明与现有技术相比，其显著优点是：1)本发明方法通过对激光平面位置及每个相机位置的标定，在任意旋转状态下只需单幅相机图像即可进行测量，避免了测量时出现的死角等问题；2)本发明标定方法简单灵活，只需要标定板在相机视场范围内任意旋转几次即可完成多相机的标定，通过对自由曲面的测量，即可实现激光平面的位置和姿态标定以及系统标定；3)本发明方法标定了激光平面的位置和姿态，增加了计算方程个数，可以有效提高测量结果的精确性和鲁棒性；4)相比于传统接触式测量方法，本发明方法具有无损、非接触等优点。

附图说明

图1为本发明测量装置示意图。

图2为编码点标定板示意图，是已知尺寸的标准件。

图3为本发明方法流程图。

具体实施方式

下面结合实施例和说明书附图对本发明方案作进一步的说明。

制备多相机光刀系统，如图1所示。图1中，1和3为一个或多个工业相机，2为激光器，激光头前固定有一柱面镜，可用于产生一字激光束。工业相机与激光器水平布置时一字激光束为竖直方向，如果工业相机与激光器竖直布置时一字激光束应调整为水平方向。激光器两边的工业相机个数应相等。

用于深孔洞旋转件形貌测量的多相机光刀系统标定方法，包括以下步骤：

1)多相机标定：多个相机同步采集平面标定板图像，根据采集的平面标定板图像计算每个相机的参数，具体的：