[发明专利]一种基于两轴转台的智能补扫方法和计算机可读存储介质

说明书

本发明公开基于两轴转台的智能补扫方法和计算机可读存储介质，包括S1、标定双目结构光三维扫描仪的参数；S2、基于两轴转台进行手眼标定，得扫描仪与两轴转台基座的空间相对位置关系的标定结果矩阵；S3、利用已标定扫描仪采集目标物三维数字模型点云数据，得点云模型；S4、在计算机UI窗口中查找点云模型缺失区域并将窗口视图对准缺失区域，实时获取窗口中显示的点云模型目标位姿并根据标定结果矩阵和目标位姿控制转台同步运动；S5、采集缺失区域点云对应的目标位姿下的单幅点云，重建该单幅点云并与S3采集的点云数据配准，以补全缺失区域点云数据；S6、重复S4～S5直至补全点云模型的所有缺失区域点云数据，得用于偏差检测的目标物完整三维数字模型。

技术领域

本发明涉及视觉3D测量技术领域，尤其涉及一种基于两轴转台的智能补扫方法和相关的计算机可读存储介质。

背景技术

光学三维测量技术被广泛应用于逆向设计、检测和质量控制等多个工业生产阶段。在产品生产制造过程中，精确检测是产品质量控制中的关键一环，基于三维CAD模型的复杂型面产品数字化检测通过测量加工产品零件型面模型数据与原始设计CAD模型进行配准和偏差分析，得到检测结果用于质量控制。

面结构光自由曲面形面测量因具有快速、全场、非接触、高密度点云、现场测量、非合作目标等优点而被广泛应用于逆向工程、磨具设计、工业检测、质量控制、文物保护、医学成像、农业测绘、水下探测等诸多领域。随着制造业快速发展，产品生产周期缩短，高精度、高效率的质量检测方案能有效应对产业变革带来的产品检测与质量控制方面的挑战。

通过结合机器人设备和转台设备，衍生出很多高度集成自动化的视觉3D测量方案，其中基于机器人的自动化测量系统用于较大尺寸、工业级的零件三维测量，对于桌面级、轻工业领域的模型修复、检测，基于两轴转台系统则更能胜任。

目前，已有的两轴转台测量系统，通常是利用视点规划或人工示教的方式进行测量。即通过输入两个轴的转角控制两轴转台运动，使用双目结构光三维扫描仪测量目标物点云。这种测量方法存在数据缺失的问题，并且现有方法无法有效解决该问题。目前大部分方法均是在数据后处理阶段，通过点云采样、封装为网格、网格模型补洞来解决。然而网格补洞技术所得到的三维数字模型并非真实加工得到的模型，是经算法计算优化后得到的模型，并不能很好反应模型的真实样貌，尤其是在孔洞、内腔等狭小区域，通过后处理得到的模型与真实模型的区别更大。因此，在点云获取阶段，就需要得到更完整的模型数据，减少后处理对模型的影响。

发明内容

鉴于此，本发明提出一种基于两轴转台的智能补扫方法，旨在解决目前两轴转台测量系统存在数据缺失，而在后处理阶段又无法有效弥补导致测量偏差大的技术问题。

本发明为解决上述技术问题提出如下技术方案：

一种基于两轴转台的智能补扫方法，包括如下步骤：S1、对双目结构光三维扫描仪进行参数标定；S2、基于两轴转台进行手眼标定，获得所述双目结构光三维扫描仪与两轴转台基座的空间相对位置关系的标定结果矩阵；S3、利用经步骤S1标定的所述双目结构光三维扫描仪扫描目标物，以采集所述目标物的三维数字模型点云数据，得到点云模型；S4、在计算机上UI窗口中查找所述点云模型的缺失区域，并将窗口视图对准所述缺失区域，实时获取UI窗口中显示的点云模型目标位姿，并根据所述标定结果矩阵和所述目标位姿控制所述两轴转台同步运动，其中，所述UI是指用户界面；S5、采集所述缺失区域的点云对应的目标位姿下的单幅点云，重建所述单幅点云并与步骤S3采集的点云数据进行配准，以补全所述缺失区域的点云数据；S6、重复步骤S4～S5，直至补全所述点云模型的所有缺失区域的点云数据，得到所述目标物的完整三维数字模型，其中，所述完整三维数字模型用于偏差检测。

进一步地，步骤S1包括：对所述双目结构光三维扫描仪的相机进行内外参数的标定。