基于双目立体视觉的3D检测系统

论文摘要

传统三维接触式测量方法主要依靠机械传动机构对测头进行空间定位,存在着操作不便,便携性差等缺点。近年来随着机器视觉技术的发展,视觉测量技术被广泛应用于工业测量领域。本文正是基于双目立体视觉技术,提出一种新的接触式测量方法,该方法使用两台不同位置相机对接触式测头的空间位置和姿态进行定位,进而间接计算探针针尖位置来完成空间点的测量。通过研究,本文取得的主要成果如下：首先,通过图像处理和极线几何约束,从相机图像中精准提取出椭圆标记点边缘并拟合出标记点中心,进而完成同一标记点在两台相机图像中的匹配。在此基础上,利用两台相机的视差反算出标记点的三维空间坐标。其次,通过已知测头标记点的空间位置关系,将识别出的标记点和测头标记点编号进行对应,并间接计算出探针针尖的空间三维坐标,实现基本的测量功能。最后,将探针针尖坐标从相机坐标系转换到被测物体坐标系下,并依靠灵活的坐标系建立方法扩展了系统的测量范围,使得系统能够对大尺寸物体进行测量。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究背景及意义
• 1.2 视觉测量技术的发展,研究现状
• 1.3 课题研究的关键问题
• 1.4 论文结构
• 第2章 系统设计
• 2.1 系统总体结构设计
• 2.2 接触式测头设计
• 2.3 数字相机的参数
• 2.4 设备与计算机之间的通信
• 2.5 标记点设计
• 2.6 本章小结
• 第3章 关键技术及其实现
• 3.1 测量实现的原理和步骤
• 3.1.1 测量实现的步骤
• 3.1.2 测量实现的原理概述
• 3.2 标定
• 3.2.1 相机内外参数的标定
• 3.2.2 探针位置的标定
• 3.3 标记点检测
• 3.3.1 标记点的识别
• 3.3.2 标记点的匹配
• 3.3.3 标记点空间三维坐标的计算
• 3.4 探针空间坐标的计算
• 3.4.1 测头标记点和坐标系标记点的区分
• 3.4.2 测头标记点与编号的对应
• 3.4.3 探针针尖空间三维坐标的计算
• 3.5 空间坐标关系的转换
• 3.5.1 目标坐标系的建立与测量时的匹配
• 3.5.2 空间坐标转换
• 3.6 目标特征的重构
• 3.7 大型工件测量的实现
• 3.8 本章小结
• 第4章 测量精度的分析
• 4.1 目前实际测量达到的精度
• 4.1.1 空间点的测量精度
• 4.1.2 圆球直径的测量精度
• 4.2 影响测量精度的因素
• 4.2.1 椭圆标记点中心提取算法
• 4.2.2 图像质量对精度的影响
• 4.2.3 测量系统的结构设计
• 4.3 提高测量精度方法
• 4.4 本章小结
• 第5章 测量软件的设计
• 5.1 测量软件的设计目标
• 5.2 测量软件的总体框架
• 5.3 本章小结
• 总结与展望
• 总结
• 展望
• 参考文献
• 致谢