1 西南科技大学信息工程学院，四川 绵阳 621010
2 特殊环境机器人技术四川省重点实验室，四川 绵阳 621010
针对现有的三维测量系统在线激光标定过程中存在多线不易标定、提取特征点精度低等问题，提出一种新的多线激光分类与光平面标定方法。首先利用steger算法提取激光中心线，利用基于轮廓判断的方法对中心线进行分类；然后对标定板上的关键点进行检测，利用奇异值分解得出摄像机与标定板的对应关系矩阵，进而可利用对应关系矩阵，求解关键点在相机坐标系下的三维坐标；拟合标定板在相机坐标系下的平面方程，即可求出激光线在标定板平面上的三维点。多次变换标定板位姿，最终可完成多线激光平面标定。对标准块的重建实验结果表明，所提方法的重复测量均值尺寸精度达0.02 mm，满足工业精度要求，证明了所提方法的有效性。
轮廓判断 标定板 奇异值分解 多线激光平面标定 激光与光电子学进展
2023, 60(22): 2215003
1 中国铁道科学研究院集团有限公司基础设施检测研究所，北京 100081
2 北京交通大学理学院，北京 100044
在线结构光钢轨轮廓全断面测量系统中，钢轨两侧激光不共面引起轮廓测量误差。针对该问题，提出了基于投影变换的激光不共面误差修正模型。沿钢轨纵向建立参考坐标系，并将两侧半断面轮廓测量数据投影到与钢轨纵向垂直的辅助平面上，以投影轮廓作为轮廓测量结果，从而修正由激光不共面安装导致的钢轨轮廓测量误差。对比实验表明，该方法可将激光不共面误差修正到0.1 mm以下。所提方法不需要钢轨两侧激光精确共面，只需大致对齐即可，既保证了轮廓测量精度，又显著降低了现场安装要求。
测量 钢轨轮廓 激光平面 钢轨纵向 误差修正
机器视觉检测是当下热门的检测方法。针对客车踏板流水线生产工件数量大、检测精度低的问题,采用线结构光标定方法,实现了工件孔位尺寸信息与位置信息的批量检测。针对激光线不稳定以及无法准确识别中心线的问题,首先提出一种基于Hessian矩阵的激光中心线提取方法,其次进行激光平面拟合标定以及客车踏板的点云重建,最后对点云图进行投影,在二维图像上进行圆拟合测量计算。实验表明,该检测方法能在500 mm测量精度范围内使孔位的直径检测精度达到0.25 mm,能满足工业现场对孔位尺寸精度与位置精度的测量要求。
线结构光 中心线提取 激光平面标定 三维测量 line-structured light center line extraction laser plane calibration 3-D measurement
河北科技大学 机械工程学院, 石家庄 050018
在连铸坯线结构光视觉定重方法中，测量轮廓横截面积的两结构光平面的重合度对测量结果影响很大。为了快速准确地调整两结构光平面重合，文章基于视觉测量理论与空间坐标转换原理，提出了利用方框式圆点靶标调整两线结构光平面重合度的方法。推导出了结构光调整数学模型。调整时，首先由调整模型计算出两结构光平面在水平与竖直方向上的夹角，通过调整机构使两结构光平面的平行度达到测量要求；然后平移其中一个结构光平面，使两结构光平面重合度满足测量要求。组建了实验系统，实验结果显示利用该调整方法所得调整角度绝对误差小于0.05°，平移距离绝对误差小于0.1mm，能满足测量精度要求。
结构光平面调整 重合度 视觉 连铸坯定重 坐标转换 adjustment of linear structure laser plane registration vision weight of billet coordinate transformation
1 同济大学 机械与能源工程学院, 上海 201804
2 海克斯康测量技术(青岛)有限公司, 山东 青岛 266101
提出了一种可以在现场对激光扫描测头进行光平面标定的方法。依据摄像机标定的模型, 建立了光平面的数学模型, 设计了用两条不平行的激光光条交替出现在标定棋盘上的方法, 用来获取更加精确的特征点。在摄像机视场范围内, 多次变换棋盘标靶位置, 得到更多的特征点。坐标变换后对这些特征点进行平面拟合, 得到激光平面在摄像机坐标系下的方程。试验结果表明: 光平面标定的平均误差为0.028 mm。在三坐标测量机上验证其测距精度, 结果表明激光扫描测头测距的最大误差为0.031 mm, 说明本文方法具有较高的标定精度, 且适合现场标定。
激光扫描测头 光平面 不平行激光 棋盘靶标 三坐标测量机 laser scanning probe laser plane non-parallel laser chessboard target CMM
1 同济大学机械与能源工程学院, 上海 201804
2 海克斯康测量技术(青岛)有限公司, 山东 青岛 266101
提出了一种基于双重虚拟圆来标定光平面的新方法。该方法利用棋盘的角点在图像坐标系下构建双重虚拟圆，虚拟圆与激光光条直线建立了相对的位置关系，根据交比不变原理计算出光条上的特征点在摄像机坐标系下的坐标。在摄像机视场范围内多次变换棋盘位置，构造出的虚拟圆也相应变换，由此计算得到更多的特征点，利用最小二乘法拟合光平面方程。实验表明，该方法求得的精度要明显优于实际的圆形靶标标定的精度，光平面标定的均方根误差为0.04 mm，且棋盘靶标更易于制作，标定计算简单可靠，适合现场标定。
机器视觉 光平面标定 双重虚拟圆 交比不变 棋盘角点 光学学报
2014, 34(10): 1015005
