[发明专利]一种针对薄壁零件的线激光三维测量系统和方法

权利要求书

1.一种针对薄壁零件的线激光三维测量系统，其特征在于，包括：

导轨，其上设有滑块；

安装架，固定于所述滑块上；

两个线激光传感器，分别通过紧固件安装在所述安装架的两端；

夹持组件，用于夹持待测零件并将待测零件的位姿调整至垂直于线激光传感器的激光发射面；其中，所述待测零件位于两个线激光传感器之间，

标准球和标定块，用于在正式测量之前对所述线激光三维测量系统进行标定，所述标定块为非标件，包括两个标定面，每个标定面在上、下、左、右方向上都至少设有一个斜面特征用于定位；

所述线激光三维测量系统用于执行以下步骤：

(1)控制所述滑块带动线激光传感器沿导轨运动，扫描测量标准球左、右方向上的原始点云；

(2)对所述原始点云执行点云分割，去除非必要特征和噪点，获取标准球左、右方向上的测量点云；

(3)对两侧线激光传感器测量坐标系下标准球的测量点云的截面进行圆心坐标提取；

(4)基于所述圆心坐标，拟合导轨在线激光传感器测量坐标系下运动方向的方向向量，采用基变换将两侧线激光传感器测量坐标系正交化，完成导轨相对于两侧线激光传感器运动方向的标定；

(5)所述滑块带动线激光传感器沿导轨运动，扫描测量标定块左、右方向上的原始点云；

(6)对标定块的原始点云执行点云分割，去除非必要特征和噪点，获取标定块左、右方向上的测量点云；

(7)将标定块左、右方向上的测量点云作为测试模型，与作为参考模型的标定块标准模型进行匹配，设标定块标准模型的工件坐标系为世界坐标系，计算左、右侧线激光传感器测量坐标系到世界坐标系的变换矩阵和变换矩阵

(8)基于变换矩阵和变换矩阵将两侧线激光传感器测量坐标系下的待测零件的测量点云P_PartL、P_PartR变换至世界坐标系下，完成两侧线激光传感器测量数据的融合，进而完成尺寸测量。

2.如权利要求1所述的线激光三维测量系统，其特征在于，所述线激光传感器为单线扫描激光传感器。

3.一种基于权利要求1或2所述的线激光三维测量系统的测量方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)所述滑块带动线激光传感器沿导轨运动，扫描测量标准球左、右方向上的原始点云；

(2)对所述原始点云执行点云分割，去除非必要特征和噪点，获取标准球左、右方向上的测量点云；

(3)对两侧线激光传感器测量坐标系下标准球的测量点云的截面进行圆心坐标提取；

(4)基于所述圆心坐标，拟合导轨在线激光传感器测量坐标系下运动方向的方向向量，采用基变换将两侧线激光传感器测量坐标系正交化，完成导轨相对于两侧线激光传感器运动方向的标定；

(5)所述滑块带动线激光传感器沿导轨运动，扫描测量标定块左、右方向上的原始点云；

(6)对标定块的原始点云执行点云分割，去除非必要特征和噪点，获取标定块左、右方向上的测量点云；

(7)将标定块左、右方向上的测量点云作为测试模型，与作为参考模型的标定块标准模型进行匹配，设标定块标准模型的工件坐标系为世界坐标系，计算左、右侧线激光传感器测量坐标系到世界坐标系的变换矩阵和变换矩阵

(8)基于变换矩阵和变换矩阵将两侧线激光传感器测量坐标系下的待测零件的测量点云P_PartL、P_PartR变换至世界坐标系下，完成两侧线激光传感器测量数据的融合，进而完成尺寸测量。

4.如权利要求3所述的测量方法，其特征在于，采用随机采样一致性及欧氏聚类的方法对标准球和标定块的原始点云执行点云分割。

5.如权利要求3所述的测量方法，其特征在于，步骤(3)中标准球测量点云由多个半圆形点云截面组成，标准球测量点云的截面数量由线激光传感器的触发设置决定，通过最小二乘法拟合计算出标准球测量点云截面的多个圆心。

6.如权利要求3所述的测量方法，其特征在于，步骤(7)中采用ADF算法进行匹配。