【摘 要】
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视觉测量技术在20世纪60年代被首次提出,由于其非接触性、数据采集迅速,测量成本低,系统结构简单等优点,一直以来在工业检测、三维重建等领域有着广泛的应用。视觉测量技术有许多种分类,由于线结构光测量的信息量大、实现复杂性低,成为了目前主流的视觉测量解决方案。本文针对现有的基于线结构光的视觉测量系统无法兼顾效率与精度的问题,以结构简单的线激光传感器和工业相机的组合为基础,对影响测量精度的相机标定、光平
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视觉测量技术在20世纪60年代被首次提出,由于其非接触性、数据采集迅速,测量成本低,系统结构简单等优点,一直以来在工业检测、三维重建等领域有着广泛的应用。视觉测量技术有许多种分类,由于线结构光测量的信息量大、实现复杂性低,成为了目前主流的视觉测量解决方案。本文针对现有的基于线结构光的视觉测量系统无法兼顾效率与精度的问题,以结构简单的线激光传感器和工业相机的组合为基础,对影响测量精度的相机标定、光平面标定和光条中心线提取方法进行了研究,最终搭建了一个基于线结构光的视觉测量系统用于实验验证。首先,本文分析了视觉测量系统的国内外发展现状;对标定技术和光条中心提取技术的分类与国内外的研究现状做了详细的阐述。然后,分析工业相机与线激光发射器配合测量的原理,对从CCD像平面的像素坐标点到世界坐标系的三维空间点的矩阵转换关系进行了推导,建立了相应的数学模型。设计了以五轴加工中心和线结构光传感器为组合的视觉测量系统实验平台,并介绍了工作流程。接着,对视觉测量系统的标定技术和光条中心提取技术进行了研究:采用棋盘格为二维平面靶标,基于张正友标定法和交比不变定理的标定方法,实现了工业相机标定和光平面标定,得到了线结构光传感器数学模型的参数;提出一种基于主成分分析的光条中心提取方法,能够同时兼顾光条中心提取的效率与精度。最后,搭建一个用于实验验证的线结构光视觉测量系统的实验平台,进行相机标定和光平面标定实验,光条中心提取实验和三维模型重建实验来验证本文提出的方法。
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