多光学传感器协同的复杂曲面零件三维测量方法与系统

摘要

一种多光学传感器协同的复杂曲面零件三维测量方法及其测量系统，解决了复杂曲面零件在进行光学测量时精度、效率和数据完整性的问题。该方法借助于面结构光对反光复杂曲面进行快速测量，对面结构光测量获得的测量数据进行分割，确定测量数据孔洞和不连续区域，采用锥光偏振全息测头对数据孔洞和不连续区域进行二次测量，同时通过多传感器的全局标定和优化配准方法将面结构光视觉传感器和锥光偏振全息传感器测得的点云数据统一在同一坐标系下，最终获得零件完整的三维点云数据，本发明的测量系统包括精密的四轴运动控制系统和组合光学测头两部分。实现了反光复杂曲面零件的高效率、高精度测量。

主权项

一种多光学传感器协同的复杂曲面零件三维测量方法，其使用的测量系统包括四轴运动控制系统和组合光学测头两部分，该方法借助于面结构光对反光复杂曲面进行快速测量，对面结构光测量获得的测量数据进行分割，确定测量数据孔洞和不连续区域，采用锥光偏振全息测头对数据孔洞和不连续区域进行二次测量，其特征在于：该测量方法由以下步骤实现：步骤1、标定面结构光视觉传感器的参数，标定锥光偏振全息传感器的坐标原点，标定旋转台的轴线与面结构光视觉传感器和锥光偏振全息传感器的位置关系；步骤2、应用面结构光视觉传感器和锥光偏振全息传感器分别对多面体标准块进行测量，分别获得多面体标准块的点云数据P₁和P₂；用P₂拟合出f₁、f₂、f₃三个平面；f₄为多面体标准块的侧面，它与f₁和f₂相交、与f₃不相交；把面结构光视觉传感器扫描得到的点云数据P₁和锥光偏振全息传感器扫描得到的点云数据P₂与已拟合出的、作为起始平面的f₁、f₄平面进行特征匹配，以确定点云数据P₁和P₂的对应点集；步骤3、利用单位四元数球上的聚类方法求解旋转矩阵，以求均值的方法得到平移矢量，标定出全局坐标统一转换矩阵和平移向量，完成统一坐标，使得面结构光视觉传感器和锥光偏振全息传感器工作在同一坐标系下；步骤4、使用面结构光与锥光偏振全息组合的方法测量复杂曲面零件，将获得的三维点云数据在同一坐标下合成，最终获得零件的完整三维点云数据。