基于结构光视觉成像系统的凸轮轴直径尺寸在线测量方法

摘要

本发明涉及一种基于结构光视觉成像系统的凸轮轴直径尺寸在线测量方法，属于结构光测量技术领域。能够实时检测轴盘类零件加工时其直径尺寸的变化。首先，建立用于凸轮轴直径测量的结构光视觉成像系统模型；然后，基于经典的CCD摄像机平面表面标定法，对摄像机内参及畸变系数、结构光平面参数进行标定；接着，通过标定模型，对结构光光条与零件表面的交点进行三坐标重构，将并将重构得到的交点的三维坐标转化成结构光平面上的二维坐标；最后，通过拟合的方法得到凸轮轴的直径参数。本发明采取了视觉测量技术，因此能实现在线非接触检测，同时采用了精确的结构光技术，能保证较高的测量精度。简化了拟合过程，提高了测量精度，且更利于实际应用。

主权项

一种基于结构光视觉成像系统的凸轮轴直径尺寸在线测量方法，其特征在于：基于结构光视觉成像系统，建立凸轮直径尺寸的测量模型，结合光条中心线检测技术、角点检测技术和摄像机标定技术实现被测凸轮轴直径的测量，其包括以下步骤：1）标定CCD摄像机的内部参数及畸变系数；2）标定一字线结构光平面参数；3）计算凸轮轴表面被测点三维坐标；4）计算凸轮轴直径尺寸；步骤2）中所述的标定一字线结构光平面参数，是利用结构光平面上的若干点，计算结构光平面在摄像机坐标系下的方程，具体过程包括以下步骤：2.1）将一贴有黑色打印纸的平面靶标与平面标定板同时固定在同一玻璃框平面上，使结构光光线照射到黑色打印纸平面上，用CCD摄像机采集该平面靶标与平面标定板在不同姿态下的5幅图像；2.2）基于张正友的平面标定法，利用每个姿态下图像中的角点的像素坐标和世界坐标，计算标定板所在平面在每个姿态下的外参，建立每个姿态下平面上被测点的世界坐标与其像素坐标的对应关系；2.3）通过光条中心线检测的方法得到光条中心点的亚像素坐标，利用步骤2.2）建立的关系，计算得到其对应的靶标平面上的目标点在摄像机坐标系下的坐标；2.4）使用通过步骤2.3）计算得到的5幅图像中的光条中心点对应的目标点，在摄像机坐标系下利用最小二乘拟合法计算结构光平面的平面方程。