摘要：针对结构光测量时手工调节相机参数易导致图像质量的随机性,进而导致标定精度的下降及调参环节重复繁琐的问题,提出了一种结构光测量的相机标定自适应调参方法。首先,设计了一套相机自动调参装置,根据三个调参环调节时的图像变化机理,选取标定板面积占比、图像清晰度及图像对比度三个参数,分别定义焦距调节环、对焦环及光圈调节环。其次,为实现相机的高精度标定自适应参数调节,针对传统Brenner函数的缺陷,通过一种改进的Brenner自动阈值函数,实现对图像清晰度的精确快速对焦,并对标定板图像感兴趣区域的前景与背景进行分割,计算图像对比度,根据标定的重投影误差,确定标定相机的最优调节区间,以自适应调参搜索控制方法进行标定参数调节。最后,为提高自适应标定调参时电机的搜索定位速度,建立了调参函数模型,并通过物距及像素长度自适应计算焦距。三维测量调参实验表明,相比于手工标定,基于提出的调参方法能在5 s内实现自动调参,且重投影误差减少66.57%。

摘要：针对当前宽厚板板形在线智能化检测的需求,设计一种单激光器多相机的宽厚板板形测量系统,提出一种基于唯一激光平面的多相机坐标系姿态校准标定方法。板形测量系统由分别位于宽厚板矫正机前后的两个相同的子系统组成,子系统采用多相机测量视野拼接的方式,实现宽厚板板形的检测;利用相邻相机公共视野中同一姿态标定板世界坐标系的唯一性,将多个相机的坐标系映射在基准坐标系下,根据实际激光平面的唯一性将多个相机坐标系统一为同一姿态,并通过统一坐标后相邻相机点云数据的位置关系,实现多相机测量数据的快速拼接,完成多相机结构光测量系统坐标系的标定。试验结果表明,该方法准确有效,为大视场结构光三维测量提供了一种有效的测量标定方法。

摘要：航空橡胶密封件是民用飞机舱门的关键部件,是维持舱门密封功能、舱内压力温度环境的重要结构,其成型或装配过程中带来的表面不平整会直接影响整机的密封效果,甚至会对整机的安全带来隐患。本文将三维结构光扫描技术应用于橡胶密封件的平整度测试中,且自主开发了适用于橡胶密封件平整度测试的参数化后处理程序,同时实现了滤波降噪、计算区域提取、平整度计算等多个功能,并通过对实际舱门密封件的形貌扫描实验,验证了三维形貌扫描技术和后处理程序在橡胶密封件平整度测试中的有效性。

摘要：为降低颜色串扰对提取结构光图像特征的影响,通常将多像素条纹细化为单像素线条,降低了重建图像空间分辨率。针对这一问题,设计一个基于面结构光几何关系的三维数字化系统,并提出一种以面结构光投影仪像素为单位的特征提取与匹配新方法。首先,投影仪向被测物体投射设计好的面结构光,为被测物体增加有效特征,双目摄像机捕获被测物体两张图像,设置阈值滤除图像背景、去除噪声,提高图像质量;然后,基于单位投影像素提取特征点,充分利用投影图像的全像素空间,使得特征点采样密度提高,根据特征点间的几何关系进行匹配,提高计算效率;最后,根据三角测量原理将特征点图像坐标转换成世界坐标,形成高密度点云;在Geomagic Studio 2013平台上对被测物体进行三维重建,获得高质量的三维重建模型,实验结果达到了预期效果。

摘要：大型薄壁构件在位检测是保障大型薄壁构件制造精度的重要手段,进而也是提高产品质量和安全性的重要方法。应用双目结构光技术实现大型薄壁构件的在位检测,将双目测量与多频多相结构光测量相结合,通过选择基准面的方式间接测量薄壁结构壁厚,利用坐标转换将点云转换到转台坐标系,结合数控机床转角信息完成数据拼合,规划测量与加工流程,完成整个在位测量系统的设计与应用。实验结果表明该技术在大型薄壁构件在位检测方面有很大的提高和很好的效果。

摘要：提出了一种基于Encoder-Decoder网络的列车轮对激光曲线精确分割的算法。针对列车轮对激光曲线数据集局部特征丰富、语义信息简单的特点,设计了具有深度较浅、分辨率较高、细节表现良好的网络。设计的网络很好的利用了密集链接机制和上采样模块,加强了特征复用以及特征传播,具有较少参数的同时,能多尺度提取上下文语义信息。实验证明,Encoder-Decoder网络相比于其他网络在列车轮对激光曲线提取上表现出优异的性能。基于Encoder-Decoder的网络在列车轮对激光曲线数据集上交并比、召回率、准确率和F1score指标分别达到了86.5%、89.2%、99.9%、85.0%,能够比较精准提取列车轮对激光条纹。同时Encoder-Decoder网络在进行列车轮对激光条纹分割时能在一定程度上改善噪声对条纹提取的影响。因此在铁路安全方面具有良好的应用前景。

摘要：工件的在机三维重构对于实现智能制造中的加工检测一体化具有重要的意义。在立式加工中心外,设计了一种安装于地面的相机和投影仪的夹持机构。利用设计的机构,调整相机与投影仪的位置,以便投影仪能投射编码条纹图像至加工工件表面,同时相机能捕获经加工工件表面调制后的条纹图像,最终通过改进的算法对获取的条纹图像进行解码,重构出拍摄工件的表面三维形貌。改进的重构算法通过计算直接光分量与间接光分量,能够有效抑制工件表面反光对光学测量的影响,避免反光区域的点云大范围缺失。对用数控加工中心加工的汽车凸缘进行了在机三维重构实验,实验结果表明,该方法是一种快速有效的重构方法,算法执行时间为0.923s,重构的点云密度达9.07个/mm2。

摘要：近年来,许多计算机视觉测量系统被投入使用。由于被测物体的不同,相应的测量系统的结构也会发生很大变化。利用现有三维设计软件内置的丰富功能,预先对视觉测量系统进行仿真,能够尽早发现系统中存在的问题,改善系统的性能,降低系统设计的成本。对三维设计软件中的各项功能进行了精确度的定量分析,提出了视觉测量系统中一般要素的仿真方法,给出了一种仿真环境下检验系统精确度的方法。通过结构光测量系统的仿真实验结果验证了仿真方法的有效性。

摘要：基于结构光的动态物体三维面形测量对航空航天、能源和汽车等领域的科学研究与工程应用具有重要作用。然而现有测量设备单次测量时间过长,难以实现对动态物体三维面形的测量,其中主要的难点在于图像高速同步投影与采集。提出了一种图像精确同步高速投影与采集的方法,该方法通过实验测定出数字微镜翻转延时和触发曝光延时,设计了帧触发信号、数字微镜翻转、LED光源点亮和相机曝光之间耦合工作的精确时序,从而实现了220帧/秒图像的精确投影与采集,为动态物体三维面形测量设备的开发提供了良好的技术基础。

摘要：针对机器人自动化去毛刺过程中轨迹示教工作繁琐、工件存在定位误差等问题,设计了一种基于激光视觉传感器的机器人自适应去毛刺系统。首先,进行机器人手眼标定,将视觉传感器测量得到的工件表面三维点云从测量坐标系转换到机器人基坐标系下;其次,对工件进行扫描,分别获取参考工件和当前工件的三维点云数据,通过ICP点云配准算法计算得到上述两者的位姿变换矩阵,根据这个变换矩阵可对参考工件的去毛刺示教轨迹进行修正,以获取匹配当前工件的去毛刺轨迹,实现机器人自适应自动化去毛刺。实验结果表明,该系统能够很好的解决去毛刺过程中因工件摆放误差、工装误差和工件标定误差等造成的机器人加工轨迹偏差,质量稳定可靠,工作效率大大提高,尤其适合大批量生产线。