[发明专利]一种焊接检测中基于双目线结构光的光条中心三维坐标获取方法

权利要求书

1.一种焊接检测中基于双目线结构光的光条中心三维坐标获取方法，其特征在于：所述方法包括如下步骤：

1)搭建双目线结构光视觉传感系统，并安装在机器人末端，并在相机上安装与线结构光波长的范围相同的窄带滤光片，滤除结构光波长以外的光；

2)对双目线结构光视觉传感系统进行标定，包括两个相机的标定，以及光平面标定，以及手眼标定；

3)使用标定后的双目线结构光装置在焊接中同时获取带结构光条纹的图像，此时两幅结构光条纹图像为同一时刻不同位置下拍摄的图像，设置阈值将两相机的图像做中值滤波和二值化处理；

4)将两幅图像中灰度值不为零的像素点的像素坐标映射到三维空间中的一个平面上，选取光平面或者其中一个相机的成像平面；

5)通过步骤4)得到了两幅图像中像素点在空间坐标系中同一个平面上的三维坐标点；通过判断映射到空间中一平面上时的点重合与否即可判断是为噪声点还是光条上的点，采用其中一个相机的像素平面作为平面，将另一个相机中的像素点坐标映射到此平面中的方式，其噪声点去除方法如下：

a)当相机一中的像素点的坐标转换到相机二的像素平面后，通常为非整数坐标值，将这些像素点的坐标做四舍五入取整；

b)将相机一的成像映射在相机二像素平面上后，相当于相机二的成像面上两幅重叠的图像，此时对两幅图像做逻辑与操作，得到一幅去除了大部分噪声的结构光条纹图像；

c)细化法光条得到其中心线；

d)对步骤c)得到的中心线图像做去除小连通域处理；

e)对d)得到的中心线进行剪枝和修补处理；

f)将得到的中心线通过线结构光透视投影模型映射到光平面上；

6)通过手眼标定得到的相机与机器人末端的位姿关系，将步骤5)得到的光平面上的中心线坐标值映射到机器人坐标系下，即得到了机器人坐标下焊缝的表面形状。

2.如权利要求1所述的一种焊接检测中基于双目线结构光的光条中心三维坐标获取方法，其特征在于：所述步骤4)中，通过线结构光透视投影模型和光平面的约束可将像素坐标映射到光平面，其模型方程如下式所示：

其中，x，y为像素坐标系下的坐标，Xc，Yc，Zc为相机坐标系下的三维坐标，f为焦距，dx，dy为ccd尺寸，u₀，v₀为主点坐标，ax₁+by₁+cz₁+d＝0为光平面在空间中的表达式，该模型表达了相机像素平面坐标系到相机坐标系下的光平面的转换关系。

3.如权利要求1所述的一种焊接检测中基于双目线结构光的光条中心三维坐标获取方法，其特征在于：所述步骤4)中，通过标定得到的两相机坐标系之间的位姿关系，将任意一个相机图像上的像素坐标映射到另一个相机的像素平面中，这种映射关系相当于先将两相机中的像素点坐标映射到光平面上，再将其光平面上的点一同映射回其中一个相机成像面上。