[发明专利]一种基于多姿态带结构光的视觉测量系统及测量方法

说明书

本发明提供了一种基于多姿态带结构光的三维视觉测量系统和测量方法，测量系统包括输送平台、CCD相机、带结构光光学系统和计算机，所述输送平台用于输送待测产品，所述CCD相机用于拍摄待测产品的表面图像，所述带结构光光学系统用于产生在CCD相机两侧对称布局的若干带结构光，所述计算机用于接收所述CCD相机拍摄的图像。测量方法包括安装CCD相机和带结构光光学系统、制作带结构光和获取产品表面的四维图像。本发明提供的基于多姿态带结构光的三维视觉测量系统，通过在CCD相机两侧以多角度姿态对称布置的若干带结构光，可以同步以不同角度的光源照射来消除拍照时的光源盲区，得到边缘清晰的产品表面图像，达到对产品的精确测量。

技术领域

本发明涉及视觉测量技术领域，尤其涉及一种基于多姿态带结构光的视觉测量系统及测量方法。

背景技术

在冲压件、机加工零件、板材等生产过程中，为了保证产品质量通常需要对产品进行视觉测量，以检验其尺寸是否合格以及是否存在其他缺陷等。目前现有的测量方法一般为利用多条线结构光照射产品区域、采用面阵摄像机成像，对线结构光投影的产品表面图像进行处理，以判断产品是否存在缺陷等。该方法相比二维图像方法，可测出产品的高度，显著提升准确性。但是，这类方法一方面难以检测出光线未照射区域的形状变化，另一方面也不能得出产品表面的灰度值，精度较低，应用受限。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种基于多姿态带结构光的视觉测量系统及测量方法。

为实现上述技术效果，本发明的技术方案为：

一种基于多姿态带结构光的三维视觉测量系统，包括输送平台、CCD相机、带结构光光学系统和计算机，所述输送平台用于输送待测产品，所述CCD相机用于拍摄待测产品的表面图像，所述带结构光光学系统用于产生若干沿待测产品的运动方向在CCD相机两侧以不同的角度姿态对称布局的带结构光，所述计算机用于接收所述CCD相机拍摄的图像并进行信息处理。

优选的，若干所述带结构光在CCD相机两侧均匀布局，且布局的角度范围为0-180°。

优选的，所述带结构光光学系统包括若干沿待测产品的运动方向在CCD相机两侧对称布置的带结构光光源，所述带结构光光源包括激光器、鲍威尔棱镜和掩膜，所述掩膜加装在所述鲍威尔棱镜下方。

优选的，所述掩膜为矩形掩膜或带特征掩膜等。

此外，本发明提供了一种基于多姿态带结构光的三维视觉测量系统的测量方法，包括以下步骤：

S1、安装CCD相机和带结构光光学系统，所述带结构光光学系统对称分布在CCD相机两侧；

S2、制作带结构光，其过程为：开启带结构光光学系统中的激光器，将激光器产生的激光束依次通过鲍威尔棱镜和掩膜，生成特定尺寸范围且边缘清晰的带结构光；

S3、开启CCD相机，获取产品表面任意点的四维坐标，其过程为：使待测产品在输送平台上按照一定速度向前运动，CCD相机连续扫描拍照来获取产品的表面的二维图像，并传输至计算机，计算机接收图像后进行信息处理，获得产品表面任意点的三维坐标，并通过叠加图像中各点的灰度值，获得产品表面的任意点的四维坐标。

优选的，所述步骤S2中，生成的带结构光为宽度5-20mm的平行带状激光线，其上下边缘的轮廓清晰且直线度小于0.1mm，具体根据测量精度要求选择。

优选的，所述步骤S3中，获得产品表面任意点的三维坐标的过程为：通过带结构光的宽度、入射角度以及理论上在平面上投影的坐标与该带结构光在二维图像中的投影宽度和投影坐标结合，基于CCD相机的标定数据可计算出该投影边缘轮廓的三维坐标；通过在CCD相机两侧以不同的角度姿态对称布置的若干带结构光，可获得产品表面若干条线的三维坐标，并通过数学拟合获得待测产品表面任意点的三维坐标(X,Y,Z)。