[发明专利]一种高精度三维工件尺寸检测系统及方法

说明书

本发明公开了一种高精度三维工件尺寸检测系统及方法，该系统包括：线激光发射器，用于向待检测的物体发射激光线形成激光光条，激光光条对应物体的表面形状；图像采集装置，用于采集表面附有激光光条的物体表面图像；设备主控制器，用于将图像采集装置采集的物体表面图像数据发送至服务器端；服务器端，用于接收设备主控制器发送的图像数据，通过标定板投影映射方法提取物体表面图像中的光条中心线，获取物体表面形状，进而计算待检测物体的具体尺寸。本发明使用标定板投影映射的方法测量，解决了现有三维工件尺寸检测系耗时较长而且精度不高的问题，设计了校正旋转轴方程的算法，提高了运行效率和测量精度，具有时间复杂度低，精度高的优点。

技术领域

本发明涉及图像处理技术领域，尤其涉及一种高精度三维工件尺寸检测系统及方法。

背景技术

在实际的工业生产中，物体的表面质量的情况会影响正常的工业生产。随着科技的飞速发展，现代工业自动化对工件几何尺寸的测量技术提出越来越高的要求。尤其是对于高精度的设备，对于工件的尺寸等表面信息的检测是必不可少的。传统的接触式测量存在的测量时间长、需进行侧头半径的补偿、无法测量弹性或脆性材料等局限性。在几何测量中，通过机器视觉的测量方法由于其非接触式，测量速度快，检测精度高等优点在机械、汽车、航空航天等制造工业中得到广泛的应用。

国外在这方面的研究较早，技术相对先进，如R Marani等人采用基于三角测量原理的三维线激光扫描仪设计了高精度的视觉测量系统，测量的分辨率可达0.015mm。现在的市场上也有一些较为成熟的产品。生产三维激光扫描仪的厂商主要有奥地利的Riegl公司、瑞士的Leica公司、加拿大的Optech公司、美国的Trimble、Faro和Metris公司以及日本的Topcon公司等。一些进口的三维激光扫描仪虽然性能十分优良，目前精度可达0.01mm乃至更低，但是这些往往指的是重复精度。并且它们的价格都十分昂贵，动辄数十万至上百万，限制了它们在实际工业生产中的应用。

国内近些年也有不少高校和研究所等对视觉检测技术进行学术方面和实际应用方面的研究。如北京科技大学的徐科等人通过CCD面阵进行激光线光源照射到钢轨表面的光带图像采集，来检测钢轨表面的深度信息，再结合二维图形进行缺陷检测，实现了最小深度达到0.2mm的钢轨表面缺陷自动检测。威布公司的三维扫描仪精度达到了0.03mm，杭州思看科技有限公司的PRINCE激光扫描仪实现了最小分辨率达到0.01mm的三维扫描。不过这些激光三维扫描仪的价格同样十分昂贵。而现有的一些民用低成本的激光三维扫描仪往往精度无法满足高精度工业检测的要求。

现有的三维扫描仪中，民用的大多精度很低，无法满足测量需求，而一些国外进口的或者国内生产的高精度三维扫描仪价格十分昂贵。超出国内一般中小型企业的经济承受范围，并且有些时候过于超高精度往往属于性能冗余，性价比很低。针对这一现状，本作品作为一个高精度三维工件尺寸检测系统，具有低成本，高精度，易于操作等特点。它能够通过非接触式的方法快速准确地获取物体表面的各种尺寸信息，适用于自动化的工业生产，能够以较低的成本来满足工业上对产品三维尺寸信息的高精度检测需求，既可以避免普通民用扫描仪精度过低的问题，也可以满足工业生产低成本的要求，为中国制造2025贡献出自己的一份力量。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于针对现有技术中的缺陷，提供一种高精度三维工件尺寸检测系统及方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

本发明提供一种高精度三维工件尺寸检测系统，该系统包括：

线激光发射器，用于向待检测的物体发射激光线形成激光光条，激光光条对应物体的表面形状；

图像采集装置，用于通过摄像头采集表面附有激光光条的物体表面图像，并将采集到的物体表面图像发送给设备主控制器；

设备主控制器，用于将图像采集装置采集的物体表面图像数据发送至服务器端；