[发明专利]一种点阵结构光测量平面度的方法

权利要求书

1.一种点阵结构光测量平面度的方法,其特征在于，包括：如下步骤：

步骤一：使用棋盘标定板对图像采集器进行标定，得到图像采集器的内参数矩阵，畸变系数和图像采集器相对于待测平面的外参数，即旋转向量和平移向量；

步骤二：理论推导点阵结构光在待测位置上的理想平面上的分布，得到点阵中各点在世界坐标系中的坐标；

步骤三：进行坐标转换，即对理想平面进行投影，将理想平面上点阵结构光中的各点从世界坐标系映射到像素坐标系中，得到点阵中各点在像素坐标系中的坐标1；

步骤四：使用点阵结构光发光器将点阵结构光照射待测平面上，利用已标定的图像采集器采集投影图像，发送到中央处理器对获得的图像进行处理，得到点阵中各点的在像素坐标系中的坐标2；

步骤五：将与点阵结构光中各点逐一对应的坐标1与坐标2做差值，得到各点的像素偏移量；

步骤六：应用光电三角法测量方法的原理，得到对应点的物理偏移；并进行数据处理，得到待测面的平面度；光电三角法测量方法的原理具体为：激光器激发单点式发射光，经会聚透镜聚焦后，照射在待测物体表面；待测物体表面发生漫反射，接收透镜接收散射光，并成像于CCD的成像面上；当待测物体表面发生变化或移动，入射光点在入射光轴的方向上移动。

2.根据权利要求1所述的一种点阵结构光测量平面度的方法,其特征在于，步骤二：理论推导点阵结构光在待测位置上的理想平面上的分布，得到点阵中各点在世界坐标系中的坐标；上述点阵结构光通过投影仪做为光源生成的投影 图像产生，或通过点激光经正交光栅生成的衍射图像产生。

3.根据权利要求1所述的一种点阵结构光测量平面度的方法,其特征在于，步骤三：进行坐标转换，即对理想平面进行投影，将理想平面上点阵结构光中的各点从世界坐标系映射到像素坐标系中，得到点阵中各点在像素坐标系中的坐标1；上述坐标转换具体过程为：将理想平面上点阵结构光中的各点的世界坐标转换为摄像机坐标，再将摄像机坐标转换为像平面坐标，进行畸变校正，再将像平面坐标转换为像素坐标。

4.根据权利要求1所述的一种点阵结构光测量平面度的方法,其特征在于，步骤四：使用点阵结构光发光器将点阵结构光照射待测平面上，利用已标定的图像采集器采集投影图像，发送到中央处理器对获得的图像进行处理，得到点阵中各点的在像素坐标系中的坐标2；

上述图像处理的方法具体为：

1)打开待处理的图片，并校正图片的畸变；

2)生成灰度图像，并进行平滑滤波、开运算、闭运算等预处理；

3)对灰度图像进行阈值化；

4)查找灰度图像的轮廓，采用矩形拟合的方式确定光斑所在的区域；

5)在矩形区域内，运用重心法，即式(1)(2)计算光斑的中心；式中，S为目标区域，(x₀，y₀)为目标形心，I为像素的灰度值，(i，j)为像素坐标；

6)运用曲线拟合的方法，即式(3)(4)精确定位光斑的中心；式中，(x_sub，y_sub)为目标形心；(x₀，y₀)为重心法得到的形心，灰度值为f_0x或f_0y；f_-1x，f_1x为以(x₀，y₀)这个像素点为基准分别向前、向后获取一个像素点的灰度值；f_-1y，f_1y以(x₀，y₀)这个像素点为基准分别向上、向下获取一个像素点的灰度值；

至此，得到点阵中各点的在像素坐标系中的坐标。