[发明专利]面结构光与锥光偏振全息组合的反光复杂曲面测量方法

权利要求书

1.一种面结构光与锥光偏振全息组合的反光复杂曲面的测量方法，该方法借助于面结构光对反光复杂曲面进行快速测量，对面结构光测量获得的测量数据进行分割，确定测量数据孔洞和不连续区域，采用锥光偏振全息测头对数据孔洞和不连续区域进行二次测量，其特征在于：该测量方法由以下步骤实现：

步骤1、使用面结构光测量方法，利用相位值约束和极线约束找到双目立体视觉左右图像的对应点，用三角原理计算被测量反光复杂曲面的深度信息，快速获得反光复杂曲面的三维点云数据；

步骤2、对步骤1获得的三维点云数据进行分割，规定邻域点的数量为K，计算邻域点的特征值，依据邻域点的特征值确定邻域点的局部曲率和法向量，根据特征值来确定数据孔洞和不连续区域的边界点，按照顺序将确定的边界点连接成多边形折线形成数据孔洞和不连续区域的边界，对边界进行偏置扩大并投影到点云数据上形成新的边界，删除数据孔洞和不连续区域边界和新投影形成边界之间的点云数据；所述的邻域点中数据孔洞和不连续区域的边界点的确定依据为：该点的三个特征值中，最小特征值趋近于0，其他二个特征值具有一定的差值：

步骤3、对步骤2数据分割结果，将处理后的不连续区域作为锥光偏振全息测量的区域，对这些区域编号，建立锥光偏振全息测量待测量区域列表：

步骤4、依据步骤3建立锥光偏振全息测量待测量区域列表中的区域编号，对数据孔洞和不连续区域进行基于局部曲面曲率的填充，填充完成后对这些填充点进行实时的法向量计算；

步骤5、对步骤4每个填充点的法向量上增加一点，增加点与填充点的距离等于锥光偏振全息测头给定的测量距离，然后计算出增加点的X、Y、Z坐标：

步骤6、依据步骤5计算出增加点的X、Y、Z坐标，由测量系统的多轴精密控制部分带动锥光偏振全息测头运动到增加点实时对该点进行测量；

步骤7、将锥光偏振全息方法测得的点云不连续和孔洞位置数据与结构光测量方法得到的点云模型内部的数据相合成，得到复杂曲面零件测量的整体点云数据。

2.根据权利要求1所述的面结构光与锥光偏振全息组合的反光复杂曲面的测量方法，其特征在于：所述的步骤1中，使用的面结构光为基于光栅的面结构光，所述的光栅为由高频光栅叠加合成的低频光栅，各高频光栅的频率之间满足如下关系：

f₁+f₃-2f₂≤1    (1)

式中f₁，f₂和f₃分别代表光栅Φ₁，Φ₂和Φ₃的频率，按照公式(2)进行合成。

1f12=1f2-f1---(2)]]>

通过低频光栅对高频光栅进行相位展开，最终获得高频光栅的唯一相位值。

3.根据权利要求1所述的面结构光与锥光偏振全息组合的反光复杂曲面的测量方法，其特征在于：所述的步骤1中，面结构光测量采用，相机C1与投影装置P组成一个单目测量装置、C2与P组成另一个单目测量装置和C1与C2组成双目测量装置的非对称结构的单双目组合测量方法。

4.根据权利要求1所述的面结构光与锥光偏振全息组合的反光复杂曲面的测量方法，其特征在于：所述的步骤1中获得反光复杂曲面的三维点云数据采用的方法是：首先标定出面结构光测量设备转台中心轴线和面结构光视觉测头的位置关系，利用精密转台旋转角度对数据进行坐标变换，将多视数据初步统一到同一坐标系下，然后利用迭代最近点算法对数据进行精确拼接获得反光复杂曲面的完整海量三维点云数据。