[发明专利]激光扫描三维成像和CCD二维成像组合测量方法及装置

权利要求书

1.一种激光扫描三维成像和CCD二维成像组合测量方法，其特征在于，所述激光扫描三维成像和CCD二维成像组合测量方法包括以下步骤：

S1、三维成像，利用三维相机通过线激光运动扫描被测物主体边采集位置坐标在三维坐标系中构建被测物主体边的3D成像图；

S2、坐标转换，在三维坐标点集M0中分离出用于测量运算维度的二维坐标点集M1；

S3、坐标校正，通过坐标校正公式将从三维坐标点集中分离出用于测量运算维度的二维坐标点集校正为与CCD的二维坐标系平行的坐标点集M2，坐标校正公式：Tx = Ox*cosθ +Oy*sinθ；Ty = Oy*cosθ - Ox*sinθ；

S4、坐标映射，根据三维相机与二维CCD所测量出的边缘点数值一一对应关系将坐标点集M2所在坐标系的所有点映射至CCD二维坐标系中生成新的坐标点集M3；

S5、二维成像，通过CCD拍摄被测物位置图像提取被测物底边在CCD二维坐标系中的所有坐标点集N；

S6、主体长度计算，根据坐标点集M3和坐标点集N利用长度公式计算出被测物主体长度，计算长度公式：D = (d1 + d2 + d3 + … + dn)/ n；

其中，其中Ox、 Oy是原坐标点，Tx、Ty是根据夹角θ较正为与CCD的二维坐标系平行的坐标点；

所述步骤S2中通过计算3D图像查找出坐标Z，根据Z坐标维度数据从被测物表面至顶主体边斜坡处找到邮箱测量点，有效测量点的X、Y坐标用于测量运算维度的坐标点集M1；

D为被测物主体长度，d坐标点到直线ax + by + c = 0的距离，n为自然数。

2.根据权利要求1所述的激光扫描三维成像和CCD二维成像组合测量方法，其特征在于，所述步骤S6还包括以下步骤：

S61、在CCD二维坐标系中将坐标点集N进行最小二乘法拟合直线，其直线方程，直线方程：ax + by + c = 0；

S62、根据CCD二维坐标系中图像像素比例值计算坐标点集M3所有点到拟合直线的距离。

3.根据权利要求2所述的激光扫描三维成像和CCD二维成像组合测量方法，其特征在于，所述步骤S4中坐标映射中三维相机测量被测物X方向的边缘点与二维CCD测量被测物X方向的边缘点数值一一对应。

4.根据权利要求3所述的激光扫描三维成像和CCD二维成像组合测量方法，其特征在于，所述步骤S2中还包括：

S21、根据3D图像在坐标Z方向获取被测物的有效测量点的所有坐标点M0。

5.据权利要求4所述的激光扫描三维成像和CCD二维成像组合测量方法，其特征在于，所述步骤S21中的有效测量点是被测物的上表面向下至被测物顶主体边斜坡2.58mm处的所有坐标点集。

6.根据权利要求5所述的激光扫描三维成像和CCD二维成像组合测量方法，其特征在于，所述步骤S1中三维相机通过固定时序采集每条激光线上所有点的位置坐标信息。

7.一种激光扫描三维成像和CCD二维成像组合测量装置，其特征在于，所述激光扫描三维成像和CCD二维成像组合测量装置包括底座、运动轴、三维相机、背光源、工作台、镜头支架及二维成像设备，所述运动轴、背光源、镜头支架及工作台分别设于所述底座上，所述三维相机设于所述运动轴上，所述工作台悬置于所述背光源上方，所述背光源及工作台置于所述镜头支架下方，所述二维成像设备设于所述镜头支架上，所述三维相机的镜头所述工作台相对，所述运动轴与所述工作台平行；所述工作台包括两块支撑板及玻璃台面，所述玻璃台面设于两块所述支撑板上，两个支撑板平行设置；所述镜头支架包括镜头固定板及四根支撑柱，四根所述支撑柱分别与所述镜头固定板的同一面的四个角位置连接。

8.根据权利要求7所述的激光扫描三维成像和CCD二维成像组合测量装置，其特征在于，所述二维成像设备包括CCD相机及远心镜头，所述CCD相机与所述远心镜头连接。

9.根据权利要求8所述的激光扫描三维成像和CCD二维成像组合测量装置，其特征在于，所述运动轴包括安装座、滑动装置、多个检测限位器、限位检测片及相机固定座，所述滑动装置设于所述安装座上，多个所述检测限位器设于所述滑动装置上，所述相机固定座设于所述滑动装置上，所述限位检测片设于所述相机固定座上。