[發明專利]一種焊接檢測中基于雙目線結構光的光條中心三維坐標獲取方法

有效

• 申請號: 201711327867.8
• 申請日: 2017-12-13
• 公開（公告）號: CN108088390B
• 公開（公告）日: 2019-12-03
• 發明（設計）人: 鮑官軍;龐加慶;黃錦成;李玉;蔡世波;楊慶華;胥芳
• 申請（專利權）人: 浙江工業大學
• 主分類號: G01B11/25
• 分類號: G01B11/25
• 代理公司: 33241 杭州斯可睿專利事務所有限公司
• 代理人: 王利強<國際申請>=<國際公布>=<進入

1.一種焊接檢測中基于雙目線結構光的光條中心三維坐標獲取方法，其特征在于：所述方法包括如下步驟：

1)搭建雙目線結構光視覺傳感系統，并安裝在機器人末端，并在相機上安裝與線結構光波長的范圍相同的窄帶濾光片，濾除結構光波長以外的光；

2)對雙目線結構光視覺傳感系統進行標定，包括兩個相機的標定，以及光平面標定，以及手眼標定；

3)使用標定后的雙目線結構光裝置在焊接中同時獲取帶結構光條紋的圖像，此時兩幅結構光條紋圖像為同一時刻不同位置下拍攝的圖像，設置閾值將兩相機的圖像做中值濾波和二值化處理；

4)將兩幅圖像中灰度值不為零的像素點的像素坐標映射到三維空間中的一個平面上，選取光平面或者其中一個相機的成像平面；

5)通過步驟4)得到了兩幅圖像中像素點在空間坐標系中同一個平面上的三維坐標點；通過判斷映射到空間中一平面上時的點重合與否即可判斷是為噪聲點還是光條上的點，采用其中一個相機的像素平面作為平面，將另一個相機中的像素點坐標映射到此平面中的方式，其噪聲點去除方法如下：

a)當相機一中的像素點的坐標轉換到相機二的像素平面后，通常為非整數坐標值，將這些像素點的坐標做四舍五入取整；

b)將相機一的成像映射在相機二像素平面上后，相當于相機二的成像面上兩幅重疊的圖像，此時對兩幅圖像做邏輯與操作，得到一幅去除了大部分噪聲的結構光條紋圖像；

c)細化法光條得到其中心線；

d)對步驟c)得到的中心線圖像做去除小連通域處理；

e)對d)得到的中心線進行剪枝和修補處理；

f)將得到的中心線通過線結構光透視投影模型映射到光平面上；

6)通過手眼標定得到的相機與機器人末端的位姿關系，將步驟5)得到的光平面上的中心線坐標值映射到機器人坐標系下，即得到了機器人坐標下焊縫的表面形狀。

2.如權利要求1所述的一種焊接檢測中基于雙目線結構光的光條中心三維坐標獲取方法，其特征在于：所述步驟4)中，通過線結構光透視投影模型和光平面的約束可將像素坐標映射到光平面，其模型方程如下式所示：

其中，x，y為像素坐標系下的坐標，Xc，Yc，Zc為相機坐標系下的三維坐標，f為焦距，dx，dy為ccd尺寸，u₀，v₀為主點坐標，ax₁+by₁+cz₁+d＝0為光平面在空間中的表達式，該模型表達了相機像素平面坐標系到相機坐標系下的光平面的轉換關系。

3.如權利要求1所述的一種焊接檢測中基于雙目線結構光的光條中心三維坐標獲取方法，其特征在于：所述步驟4)中，通過標定得到的兩相機坐標系之間的位姿關系，將任意一個相機圖像上的像素坐標映射到另一個相機的像素平面中，這種映射關系相當于先將兩相機中的像素點坐標映射到光平面上，再將其光平面上的點一同映射回其中一個相機成像面上。