线结构光检测车体空间尺寸的标定方法研究

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1、第14卷第3期光学与光电技术Vo1．14。No．32016年6月OPTICS&OPTOELECTRONICTECHNOLOGYJune，2016文章编号：1672—3392(2016)03—0022—06线结构光检测车体空间尺寸的标定方法研究王贤煜何平安(武汉大学电子信息学院，湖北武汉430072)摘要线结构光作为一种主动式、非接触的测量技术，在质量检测、数字化建模等领域具有无可比拟的优势。城市的发展使得轨道列车的需求越来越大，因此车体的尺寸精度将直接影响列车的装配质量、行车性能和安全。提出了基于

2、线结构光的轨道列车车体尺寸测量方法和该系统的标定方法，同时搭建了测量实验系统，实现车体空间尺寸精确可靠的自动化测量。该标定方法降低了标定设备的成本，简化了标定过程，提高了测量系统工程化应用的便捷性。实验结果表明，使用这种标定方法使整个测量系统测量精度达到0．5mm。关键词线结构光；车体测量；空间尺寸测量；系统标定；自动测量中图分类号TP391．41文献标识码A定方法。本文针对车体空间尺寸高精度测量的要求1引言设计了基于线结构光多相机(CCD)连接测量系统。结构光测量技术具有非接触、高精度、高效率、

3、根据测量系统标定的特点及要求，利用激光三角法高分辨率的优点，可广泛应用于物体表面轮廓信息测量模型对系统进行了标定，并给出了测量结果。测量、质量检测、三维模型重建等领域。结构光测2测量系统原理模型量系统主要由结构光投射装置、摄像机、图像采集及处理系统组成。测量原理是向被测物体投射一车体外形尺寸测量是逐个截面进行的，一个截定结构的光模型，按照所投影照明结构光的不同又面的测量原理如图1所示。可分为点、线和面结构传感方式。线结构光是激光经过柱面透镜投射到被测物体的表面，在被测物体的表面对线激光产生空间调制

4、，从另一个方向观察由物体表面的不同高度对这一结构光产生调制形成的变形光线，通过分析这一变形的结构光的信息就可以解调出物体的表面形貌口]。线结构光视觉传感器的参数包括摄像机的内部参数及线结构光视觉传感器的结构参数由标定获得。标定分摄像机参数标定和结构参数标定两个阶段。摄像机参数标定利用标定参照物上已知特征点及其对应图像坐标，由线性或者非线性方法图1车体外形尺寸截面测量方案不意图来估计摄像机参数。张正友]提出了基于共面标Fig．1Schematicdiagram0fcross—sectionofbod

5、ysizemeasurement定参照物的摄像机内部参数标定方法，解决了摄像机内部参数的现场标定问题。线结构光测量系统在一个龙门式支架上，安装若干个线激光器，的系统结构参数标定有很多方法，如R．Dewar[4]投射的激光条纹能覆盖车体轮廓的全部位置。将提出的拉丝标定方法，段发阶等_5]提出齿形标定方这些线激光器精确调整在一个车体截面内的平面法，参考文献[6]介绍了基于三维标定参照物的标内，形成一个激光投影平面，在车体外形上“切”出收稿日期2015—10—23；收到修改稿日期2015—12—24作者

6、简介王贤煜(1991-)，男，硕士研究生，主要研究方向为光电检测与图像处理。E-mail：wangxianyul129@gmail．CO／D-第3期王贤煜等：线结构光检测车体空间尺寸的标定方法研究27ComputerVision(ICCV’99)，Corfu，Greece，1999，1：5结论666—673．[4]DewarR．Self-generatedtargetsforspatialcalibra—本文根据车体尺寸测量的特点设计了基于线tionofstructuredlightoptical

7、sectioningsensorswithrespecttoanexternalcoordinatesystemlC)．Robots结构光的多CCD测量系统。提出了一种适用于该andVision’88Conf．Proceedings，Detroit，1988：系统的系统结构参数标定的方法。该方法简单，计5—13．算量不大，效果稳定，满足实际测量的精度需求。E5]段发阶，刘凤梅，叶声华．一种新型线结构光传感器另外由于被测物体的深度信息和图像中条纹中心结构参数标定方法[J]．仪器仪表学报，2000，2

8、1的偏移成非线性的关系，为了进一步的提高测量结(1)：108—11O．DUANFa-jie，LIUFeng-mei，YIESheng-hua．A果的准确性，用于标定的标准件的规格应该越多越newaccuratemethodforthecalibrationoflinestrut—好，这样可以提高系统结构参数标定的准确性，保turedlightsensor[J]．ChineseJournalofScientific证最终的测量结果更加精确。Instrument，2000，21(1)：