基于单经纬仪的视觉测量三维数据拼接方法

本文针对大型自由曲面三维视觉测量中的数据拼接问题，建立了经纬仪透视投影模型，提出了以平面靶标为中介坐标系，以经纬仪坐标系为全局坐标系的三维数据拼接方法。在大型自由曲面的若干测量子区域附近放置一个平面靶标，通过视觉传感器拍摄平面靶标上的特征点，求得视觉传感器坐标系到靶标坐标系的变换矩阵；通过经纬仪观测靶标上的特征点，求得靶标坐标系到经纬仪坐标系的变换矩阵。因此，可求得视觉传感器坐标系到经纬仪坐标系的变换矩阵。将视觉传感器所测得的各子区域的三维数据统一到了经纬仪坐标系下，即完成了大型自由曲面的全局测量。经实验验证，数据拼接的RMS误差小于0．487mm。     

大尺度钢板的三维测量和拼接

提出了基于投影的三维测量拼接方法,用于测量大尺度钢板表面的三维形状。首先,利用光学扫描仪、背景投影仪两种装置实现大尺度钢板的三维测量。其中,三维光学扫描仪负责测量大尺度钢板不同部分的三维数据,背景投影仪用于向被测钢板投射背景纹理;然后,利用基于随机抽样一致性算法(RANSAC)的拼接算法,将不同时刻测量的局部三维数据进行拼接,得到完整的钢板三维数据;最后,提出了一种拼接误差的评价方式来检验拼接精度。实验结果表明:所提方法的单次拼接精度为0.5mm左右;测量一个7.5m长的钢板,其累计拼接误差为2mm左右。得到的结果基本满足船舶外板加工的精度要求,具有较高的实用价值。     

基于数据拼接的金刚石刀具刃口三维形貌表征技术

原子力显微镜(AFM)是获取金刚石刀具刃口纳米级三维形貌的重要手段,但其存在测量范围小,难以表征参与切削区域整段刃口形貌特征的问题。采用基于迭代最近点法的刃口AFM测量数据拼接算法,获得了由多组数据拼接得到的刃口纳米级三维形貌,并进行了切削实验验证。实验结果表明,采用的数据拼接方法可较好地用于表征刀具刃口三维形貌。     

形貌测量中立体图像拼接的关键技术

提出一种基于全局控制点的立体图像拼接方法.以均匀散布在被测物周围的稳定的激光点作为全局控制点,建立全局坐标系;在单次区域测量中,引入拼接靶标,导出测头坐标系与拼接相机坐标系的转换关系;再以拼接相机为中介,导出测头坐标系与全局坐标系的关系,从而将区域测量的结果统一到全局坐标系,完成拼接.该方法能够避免繁多的标记点,保持被测表面的原有形貌,克服基于相邻图像重叠拼接中误差累积的问题.     

形貌视觉测量中立体拼接靶标的设计及应用

设计了一种正六棱柱形状的立体拼接靶标,以靶标侧面6个棋盘格的角点作为全局控制点。基于近景摄影测量技术,建立立体靶标的6个单元模型,通过计算模型内摄站间的相对位姿,推导出棋盘格角点在所属单元模型的局部坐标。以公共棋盘格为中介,确立相邻单元模型的坐标系转换关系。建立靶标的全局坐标系于1号棋盘格,推导该棋盘格平面与其像平面间的单应性矩阵,从而确立全局坐标系和1号棋盘格所处单元模型的坐标系的转换关系。依次递推实现全局坐标系和每个单元模型坐标系的转换,进而计算出全部靶标角点的全局坐标,再经光束平差算法获取精确值。以玻璃表面棋盘格的角点间距作为评价指标,拼接精度优于0.15 mm/m。基于立体拼接靶标的拼接试验表明,实体模型表面4个子区域的局部点云可被精确地拼接成整体点云。与基于全局控制点和平面靶标的拼接方法相比,本方法亦具有更高的拼接精度。     

复杂铸件的三维测量

针对复杂铸件尺寸大,结构复杂,槽、腔多,测量时需兼顾测量效率和槽腔可测性的特点,提出了一种大视场双目光栅测量子系统和小视场光栅测量子系统相结合的立体视觉测量方法。该方法使用前者测量复杂铸件的外部可测部分;使用后者测量复杂铸件的槽腔等被遮挡部分。建立了两个测量子系统的数据拼接模型,给出了数据拼接模型参数的定标方法。最后,通过实验验证了该方法的可行性。实验结果表明：该系统测量数据拼接的均方根误差（RMSE）为0.22 mm,满足复杂铸件测量的精度要求。相比传统测量方法,该方法兼顾了测量复杂铸件速度快和可以灵活测量槽腔等被遮挡部分的特点,对工程应用具有实际指导意义。     

变间隔法实现三维形貌测量

随着生产的发展,对许多工件提出了测量三维形貌的要求。本文提出了在较大光点间隔下实现小采样间隔三维形貌测量的方法。该方法可不改变测量系统光学结构,通过外加简单的装置改变光点间隔,从而实现小采样间隔的三维形貌测量。论文给出了相应的数学模型、测量步骤,并进行了误差分析。     

表面三维微观形貌检测技术及其发展

从表面特征衡量的角度阐述三维参数评定的客观性及合理性,强调三维微观形貌测量的重要民生。介绍当前表面三维微观形貌检测的多种测量方法及其特点,并阐述该测量技术的发展及趋势,提出表面形貌检测应从简单过程检测的角度扩展到完成工艺优化角色的思想。     

三维无接触测量中多摄像头拼接技术

在三维无接触光学测量中,为得到被测物体完整的三维信息,这里采用多摄像头系统对被测图像进行拼接。利用摄像机定标获得的摄像机外参数即旋转矩阵R与平移向量t,将不同摄像机拍摄到的物体不同侧面,拼接到同一世界坐标系下。实验表明这种方法具有操作简单、处理速度快的特点。     

反求工程中基于图像灰度信息的三维曲面重构

基于物体表面图像灰度信息的三维几何形状反求(由明暗恢复形状),已成为工业界和学术界研究的热点问题之一。首先给出描述该问题的数学物理模型,并利用变分原理将其转化为一个泛函的极小化问题,然后应用有限差分思想和非线性最小二乘方法,将该泛函极小化问题归结为求解线性方程组。最后利用该算法产生的迭代公式对合成图像进行计算,并应用曲面造型软件CAXA(制造工程师)进行曲面重构,从而验证了该方法的有效性和可行性。     

REVERSE ENGINEERING BASED ON COMPUTER VISION FOR FREE-FORM SURFACE

The key issues such as vision sensor, sampling planning are studied for reverse engineering. For the developed sensor, the low sensitivity to the incident angle and the high linearity between the output and the input are carried out. During digitizing, the adaptive sampling planning method based on the curvature of surface and the slope of tangent line of measured point is proposed. After integrating the vision sensor, CNC milling and relevant software, the reverse engineering system based on computer vision is developed. The experiment shows that this system is reliable and efficient.     

三维形貌数字化测量关键技术研究

大型物体三维形貌数字化测量中,由于传感器单元测量区域小,所以空间图像拼接技术是实现整体测量的关键技术。提出了一种基于移动坐标测量系统实现空间图像拼接的方法,这种方法拼接灵活,适应性强,应用面广,而且可以根据需求进行测量空间扩展。相关试验表明,该拼接方法精度较高,空间距离拼接测量误差小于0.091％。     

非球型回转体的内轮廓光电图象测量系统

介绍了一种基于人工视觉的三维内曲面轮廓的光电图象测量系统.该系统由光学测量、激光扫描、计算机图象处理、计算机控制各子系统所组成,用它来对现代工业工程中的非球型回转体曲型零件的内轮廓进行非接触测量,得到所需零件的边缘轮廓和三维内曲面的图象信息.并论述了系统的测量原理、组成和特点.     

基于单目视觉的自由曲面三维坐标测量方法

本文将单摄像机与三坐标测量机结合设计了一种自由曲面的三维坐标测量方法.自由曲面的表面经坐标测量机带动摄像机序列采集图像后形成图像体积,然后使用调焦评价函数在图像体积内寻优判断,找到自由曲面的正焦图像表面.根据物像关系式和正焦图像表面即可推得自由曲面点的三维坐标.经实验比较,本系统测量结果与接触式坐标测量机测量曲面点Z坐标极限偏差13 μm.     

双目视觉检测技术在自由曲面测量中的应用

提出一种由三坐标测量机和视觉形貌测头组成的自由曲面非接触测量系统。利用虚拟三维靶标完成了包括水平方向不确定比例因子和主点坐标在内的摄像机各项参数的标定。对圆柱正截面和量块表面的测量试验验证了该测量系统对自由曲面和金属强反射表面测量的可行性。     

非接触三维曲面测量

本文综述了非接触三雄由面测量的全息等高技术、莫尔等高技术、光三角法及坐标测量法。     

MULTIPARAMETER MEASUREMENT FOR RACEWAY GROOVE OF BEARING BASED ON 3D RECONSTRUCTION WITH DIGITAL STRUCTURED LIGHT

0 INTRODUCTIONBearings are standard components that are used widely mechanical products. The major technical parameters of bearingare affected not only by the manufacturing equipment and proessing technologies, but also by the measurement and gradinequipm…     

使用二维视觉测头实现三维测量的方法研究

提出了探针扫描和深度聚焦的两种方法,实现了使用二维视觉测头对Z向的测量。两种方法均基于自动聚焦原理。对采集到的图像去噪和聚焦曲线平滑后,使用峰值附近点进行高斯函数拟合,寻找准焦点。根据得到的XYZ向的数据实现三维重构。与接触式测量相比,本文方法Z向测量的最大偏差不到6μm。