[發明專利]一種基于多相機的非球面面形測量方法

有效

• 申請號: 202110756700.3
• 申請日: 2021-07-05
• 公開（公告）號: CN113503830B
• 公開（公告）日: 2023-01-03
• 發明（設計）人: 劉旭;潘銀飛
• 申請（專利權）人: 無錫維度投資管理合伙企業（有限合伙）
• 主分類號: G01B11/24
• 分類號: G01B11/24
• 代理公司: 安徽省合肥新安專利代理有限責任公司 34101
• 代理人: 陸麗莉;何梅生

本發明公開了一種基于多相機的非球面面形測量方法，是應用于由參考平面、相機、光學平臺、計算機組成的系統中，其測量步驟包括：首先完成每個相機與參考平面位置的標定；接著利用參考平面位置的同一性得到多個相機之間的相對位置關系；最后相機采集受待測高反物體表面曲率變化調制的編碼圖像，通過解調編碼圖像信息恢復待測物體表面三維信息，從而通過多相機相對位置轉換關系，實現待測物表面整體測量。

技術領域

本發明涉及一種基于多相機的測量方法，尤其是一種對高反射非球面面形測量方法。

背景技術

基于機器視覺的光學檢測技術作為一種非接觸式測量手段，具有測量速度快、精度適中、不會對待測物表面造成損壞的優點。自上世紀70年代開始至今，就一直被視為解決工業制造中測量問題的最具前途的技術之一。但是目前較為成熟的視覺測量系統均只適用于表面呈漫反射的物體測量，在對具有高反射性質的非球面表面進行測量時，會造成較大的誤差或無法測量。而且受待測表面曲率影響，單個相機只能實現待測表面的局部測量。

發明內容

本發明為了解決上述現有技術存在的不足之處，提出一種基于多相機的非球面面形測量方法，以期能夠解決單相機測量非球面面形的局部性問題，從而實現非球面面形的整體測量。

本發明為達到上述發明目的，采用如下技術方案：

本發明一種基于多相機的非球面面形測量方法的特點是應用于由第一相機、第二相機、第三相機、第四相機、第五相機、計算機、待測物體、光學平臺、參考平面所組成的測量系統中，在所述光學平臺上放置有所述待測物體，在所述光學平臺的上方設置有參考平面，在所述參考平面的四個頂角與中心位置分別放置一相機；各個相機分別與計算機連接；

所述非球面面形測量方法包括如下步驟：

步驟1、對五個相機分別與參考平面的相對位置進行標定，得到如式(1)所示的相機坐標系與參考平面坐標系的位置轉換關系式：

X_i＝R_i·P_w+T_i (1)

式(1)中，R_i和T_i分別表示參考平面坐標系到第i個相機坐標系的旋轉矩陣和平移向量；P_w表示參考平面上第w個特征角點的坐標；w∈[1,N]；N表示參考平面上特征角點數量，X_i表示特征角點在第i個相機坐標系中的坐標；i∈[1,5]；

步驟2、利用式(2)確定任意兩個相機坐標系之間的相對位置關系：

式(2)中，表示表示參考平面坐標系到第j個相機坐標系的旋轉矩陣的逆矩陣，T_j表示表示參考平面坐標系到第j個相機坐標系的平移向量，X_j表示特征角點在第j個相機坐標系中的坐標，i,j∈[1,5]；i≠j；

利用式(3)和式(4)分別得到第j個相機坐標系到第i個相機坐標系的旋轉矩陣R_ij和平移向量T_ij：

步驟3、五個相機分別采集所述待測物體的編碼圖像，并發送給所述計算機，由所述計算機對編碼圖像進行解調，得到待測物體)的表面三維坐標集合；其中，第j個相機系統所采集的編碼圖像得到的待測物體的表面點三維坐標集合記為S_j；

令中心位置處的相機坐標系為參考坐標系，并利用式(5)得到所述待測物體的表面整體三維信息S，從而完成非球面面形整體測量：

S＝R_ij·S_j+T_ij (5)。