基于视觉检测站线结构光传感器的标定方法.pdf

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1、126传感器与微系统(TransducerandMicrosystemTechnologies)2010年第29卷第4期＼计算与测试s、基于视觉检测站线结构光传感器的标定方法段宇，刘常杰，劳达宝，叶声华(天津大学精密测试技术及仪器国家重点实验室。天津300072)摘要：将一种基于交比不变性的标定方法应用于工业现场，实现对白车身柔性激光视觉检测站中线结构光视觉传感器的现场标定。利用平面靶标在传感器测量空间内自由移动，结合其数学模型，实现传感器中摄像机的标定；利用透视投影交比不变性获取标定特征点实现对传感器的

2、现场标定。实验结果表明：该方法标定精度高，传感器测量标定精度完全满足自车身测量精度要求。关键词：线结构光视觉传感器；平面靶标；任意位姿；交比不变性中图分类号：TP212．14文献标识码：A文章编号：1000-9787(2010)04-0126-03Acalibrationmethodbased0nlinestructuredlightvision●·’■●●1J』半SenS0rInthe0nIIneVlSUaImeaSUrementSVStemDUANYu，LIUChang-jie，LAODa—bao，Y

3、ESheng-hua(StateKeyLaboratoryofPrecisionMeasuringTechnology&Instrument，TianjinUniversity，Tianjin300072，China)Abstract：Aimedtorealizeon—sitecalibrationoflinestructuredlightvisionsensorinflexibleonlinelaservisualme~urementsystemforcarbody-in-white，acalibrat

4、ionmethodbasedoninvarianceofcross-ratioisusedintheindustrialfield．Inthismethod，withoutrestrictiontothemovingoftheplanarpattern，allthecameraparameterscanbereadilycalibratedwiththemathematicalmode1．Invarianceofcross-ratioperspectiveprojectionisusedtoobtainc

5、alibrationfeaturepointstorealizetheon—sitecalibrationofsensors．Theexperimentalresultsshowthatthiscalibrationmethodhastheadvantageofhigh—precisionandthesensorprecisioncalibratedbythismethodcompletelymeetdemandsofmeasuringprecisionofbody—in-whitecar．Keyword

6、s：linestructuredlightvisionsensor；planarpattern；free—position；invarianceofcross-ratio0引言的测量空间内自由移动，摄像机可以获取多幅高质量的平基于测量机器人柔性激光视觉检测站具有测量速度面标定参照物图像，能够获得更多的光平面的标定特征点。快、非接触、可在线测量等优点j。一个检测站由多个测故特别适合运用于工业现场线结构光传感器的标定』。量部件组成，其中，柔性测量部件由一台机器人和一只传感1线结构光视觉传感器数学模型器组成。和

7、多传感器固定式激光视觉检测站相比，基于线结构光视觉传感器原理是基于三角测量法J，其工测量机器人柔性激光视觉检测站增加了较好的柔性，特别作过程为：激光器产生一个稳定的光平面，这个光平面和被适用于生产多种车型的柔性生产线。天津大学已成功地将测物表面相交形成一条可被摄像机观测到的光条，通过拍此项技术应用于神龙C5轿车，本田CRV／CIVIC／2PW轿车摄含有光条的物体图像，进而进行图像分析处理，获得被测等高级轿车的大型在线测量系统中。物的形状特征。传统的3D立体标定中三维标定靶标的成本高，特征线结构光视觉传感器

8、数学模型如图1所示，传感器测点的三维坐标精度要求高，其特征点在三维空间的三维坐量坐标系定义为与摄像机坐标系oYz重合，OnXY为标测量也十分复杂，因此，不易用于工业现场标定。本图像平面7r坐标系，OiXYz。为平面标定参照物的参照平文采用了基于平面靶标交比不变法对系统线结构光视觉传面三维坐标系。感器进行标定。该方法允许平面参照物在线结构光传感器设光平面上任意一点Q(，Y，z)，则在摄像机坐标系收稿日期：2009--09-31女