针对工业现场中需要对大型回转类零件直径实现实时、非接触测量的需求, 提出了一种基于相交激光光条的双目视觉测量方法。结合双目立体视觉测量技术与直径测量的几何约束, 采用强度高、方向性强的线型激光构造直径重建的特征信息; 通过向待测零件表面投射相交的激光光条构造用于测量的特征点, 提出了一种大型回转体表面激光光条交点的精确提取方法; 利用摄像机标定结果重建激光光条交点的空间坐标, 进而建立符合直径测量的椭圆模型并计算直径。在实验室环境下进行圆柱件直径测量实验, 实验结果表明, 待测物体的直径测量误差为0.5%, 直径重建时间为1.026 s, 所提出的测量方法为大型回转体直径的实时非接触测量提供可靠的技术手段。

为了精确、快速提取激光条中心, 使其提取结果更适用于工业现场特征尺寸的双目视觉测量, 提出了一种等匹配点的激光条中心提取方法。利用灰度重心法粗提取出激光条中心点, 计算灰度梯度方向, 确定光条边界。接着, 根据左右图像中激光条的粗提取结果确定基准光条, 对另一幅图像中的对应光条进行插值。然后结合灰度梯度方向与插值结果对激光条进行重提取, 得到等匹配点的亚像素中心坐标。最后, 利用激光条中心点提取结果重建陶瓷平板、金属板表面及加工现场锻件表面的特征信息。实验结果表明, 本文方法提取陶瓷板与金属板的激光条中心点的匹配率分别为99887%与98.276%, 宽度重建的相对误差分别为0.638%与0.488%, 激光条中心提取结果能有效重建锻件表面的特征信息, 满足工业现场对测量的精度、速度和鲁棒性要求。

提出了互参考激光光条图像质量评价方法用于检测激光辅助立体视觉测量中的图像质量。分析了立体视觉测量中单幅激光光条图像的灰度分布特性以及左右激光光条图像灰度分布的相关性。利用光条截面灰度分布梯度表征图像清晰度, 并建立了综合考虑单幅图像质量与左右图像相关质量的互参考激光光条图像质量评价方法。然后, 确定质量系数的阈值, 通过分析噪声对光条提取误差的影响, 确定提取误差不高于1个像素的单幅图像质量系数QL, QR∈［0 2, 1), 通过不同表面激光光条投影实验, 确定左右图像相关质量系数QLR∈［0 8, 1)。最后, 在锻造车间进行了现场实验, 重建方形锻件高度为1 747.0 mm和491.3 mm。实验结果显示, 清晰的光条图像质量系数符合确定阈值, 受噪声干扰的光条图像质量系数偏离设定阈值, 验证了本文提出的质量评价方法能较好地反映激光光条图像缺陷。