基于線結(jié)構(gòu)光掃描的三維表面缺陷在線檢測(cè)的理論與應(yīng)用研究.pdf

1、隨著產(chǎn)品質(zhì)量要求越來越高,檢測(cè)手段越來越豐富,對(duì)產(chǎn)品表面缺陷識(shí)別也越來越嚴(yán)格。當(dāng)前許多產(chǎn)品除了需要獲取表面缺陷的二維信息外,還要通過三維檢測(cè)手段了解缺陷的深度或高度信息。三維視覺是獲取物體表面點(diǎn)云數(shù)據(jù)的主要方法,借助于三維視覺檢測(cè),使得原來無法識(shí)別的和不明顯的缺陷,具有更加可靠的識(shí)別效果,這對(duì)產(chǎn)品生產(chǎn)工藝的調(diào)整更具有指導(dǎo)意義。所以基于三維視覺的表面缺陷檢測(cè)越來越受到企業(yè)關(guān)注。本文提出并研究了基于線結(jié)構(gòu)光掃描的三維表面缺陷在線檢測(cè)基本理論

2、和方法。
　　本文的主要工作和創(chuàng)新點(diǎn)如下:
　　(1)建立了基于線結(jié)構(gòu)光視覺傳感器三維表面掃描的數(shù)學(xué)模型。首先建立了線結(jié)構(gòu)光視覺傳感器測(cè)量的一般數(shù)學(xué)模型,然后調(diào)整測(cè)量坐標(biāo)系使其XOZ平面與結(jié)構(gòu)光平面坐標(biāo)系重合,并假定測(cè)量坐標(biāo)系的Y軸與結(jié)構(gòu)光視覺傳感器的掃描方向一致,這樣使得三維掃描系統(tǒng)的各坐標(biāo)系間的關(guān)系得到簡(jiǎn)化;最后在考慮攝像機(jī)徑向畸變的情況下,建立了滿足實(shí)際應(yīng)用的三維掃描系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型。
　　(2)對(duì)已有的三維鋸齒靶

3、標(biāo)標(biāo)定方法中的特征提取算法進(jìn)行了改進(jìn),并利用改進(jìn)后的特征提取法對(duì)線結(jié)構(gòu)光傳感器進(jìn)行了標(biāo)定。針對(duì)立體靶標(biāo)標(biāo)定方法的不足,提出了一種基于三圓點(diǎn)平面靶標(biāo)的線結(jié)構(gòu)光視覺傳感器的現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)定方法,建立了標(biāo)定模型,設(shè)計(jì)了一種特征點(diǎn)映射方法,比較方便的實(shí)現(xiàn)了線結(jié)構(gòu)光平面與攝像機(jī)坐標(biāo)系的位姿關(guān)系標(biāo)定。
　　(3)針對(duì)在線檢測(cè)實(shí)時(shí)性較高的要求,提出了一種全自動(dòng)的基于方向場(chǎng)的加權(quán)重心結(jié)構(gòu)光條紋中心線提取算法,并與改進(jìn)后的Steger法進(jìn)行了比較,該方法效

4、率高,且對(duì)三維表面的顏色和材質(zhì)具有較強(qiáng)的普適性。
　　(4)提出了一種基于高度顏色映射的三維表面缺陷識(shí)別方法。首先將點(diǎn)云高度映射為彩色圖像,通過二維的最近點(diǎn)迭代快速配準(zhǔn)方法,實(shí)現(xiàn)被測(cè)產(chǎn)品與標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品的高度彩色映射圖像配準(zhǔn),再對(duì)兩幅圖像進(jìn)行色差計(jì)算,進(jìn)而識(shí)別出缺陷;和傳統(tǒng)的點(diǎn)云配準(zhǔn)與偏差計(jì)算方法相比較,本文提出的缺陷識(shí)別方法充分利用了已有的二維圖像處理方法,運(yùn)算速度快,能夠滿足實(shí)時(shí)在線三維表面缺陷檢測(cè)的要求。
　　(5)搭建了三