[发明专利]线结构光传感器位姿调整方法

说明书

本发明公开了一种结构光传感器位姿调整方法，包括：提取光条中心点；根据光条中心点形成的线型：相交直线、异面直线、平行直线和多段弧线，计算其对应的特征线和特征点；计算特征线与基准线之间的夹角，将其记为角度偏差θ；计算特征点相对于基准点之间的向量V，向量V与基准线之间的夹角β；所述基准线和基准点通过预先示教过程获取；计算位置偏差；根据角度偏差θ和位置偏差调整传感器/被测物位姿，使待测光条位姿符合测量要求；本方法能够有效对各类光条线型进行针对性计算，准确获取传感器的位置偏差数值，提高设备的检测精度以及检测稳定性。

技术领域

本发明涉及激光视觉测量领域，具体涉及一种线结构光传感器位姿调整方法。

背景技术

线结构光测量技术将线结构光投射到被测物体表面，通过相机拍摄到激光条纹图像，再由光条中心提取算法及相机标定模型共同推算出被测物体表面的三维坐标信息。近年来随着光电传感技术、计算机技术和光学半导体技术的高速发展，线结构光测量以其非接触高效实时测量的特点而广泛应用于工业检测、目标识别和逆向工程领域中。

线结构光传感器内的视觉采集元件(相机)往往是固定在设备内部的，采集图像的质量取决于传感器与被测物之间的位置关系，若线结构光传感器与被测物的相对位置倾角较大时，可能会产生图像采集盲区，令被测物的特征目标不在检测区域内；而当线结构光传感器与被测物距离过远或过近时，特别是被测物的特征目标不在检测设备景深范围内时，采集到的图像就会变得模糊，无法清晰聚焦，进而影响检测结果的精度及鲁棒性。为了获取传感器与被测物之间的相对位置，CN201910385763.5公开了一种手持式视觉检测设备及其位姿检测方法，其针对光条呈现直线的情形提供了一种位姿调整方法，但对于被测光条线型为：交叉、异面、凸起、平行、凹陷、波动等情况欠缺考虑。而事实上，线结构光常被应用于测量被测物的间隙、面差特征，此种测量过程光条通常处于交叉、异面、平行的情况，还会出现凸起并断开(被测物面差位置兼具间隙)、明显凸起(该位置仅有面差)、或者呈弧状(如：被测物为球状物或柱状，光条通常呈现弧状)的情形，对于此种光条，现有方法无法实现有效调整。

发明内容

针对上述问题，本发明提出一种线结构光传感器位姿调整方法，本方法能够有效对各类光条线型进行针对性计算，准确获取传感器的位置偏差数值，并根据位置偏差上下、左右调整传感器，使其满足工作要求，降低操作人员的使用难度，提高设备的检测精度以及检测稳定性。

一种线结构光传感器位姿调整方法，所述线结构光传感器包括激光器和相机；所述激光器用于向待测物表面投射线结构光；所述相机用于采集投射在待测物表面的激光形成的图像；

包括如下步骤：

1)将所述相机获取的被测物表面光条图像进行预处理，提取光条中心点；

2)根据光条中心点形成的线型，按照以下方法计算特征线和特征点：

若光条中心点形成的线型为：相交直线或异面直线，则将两条相交或异面直线夹角的角平分线记为特征线；将相交直线的交点坐标记为特征点，或异面直线上端点I和端点II之间连线的中点，记为特征点；

若光条中心点形成的线型为平行直线：则将平行直线夹角的角平分线或者平行直线的任一直线记为特征线；将平行直线端点a和端点b之间连线的中点，记为特征点；

所述端点I、端点a为位于左侧光条直线最右侧的点，端点II、端点b为位于右侧光条直线最左侧的点；

若光条中心点形成的线段为多段弧线，则利用各段弧线分别拟合圆，获取圆心，从得到的圆心中任选两个，连线，记为特征线；将两个圆心中任一圆心或两圆心连线的中点记为特征点；

3)采用以下方法计算特征线与基准线之间的夹角，将其记为角度偏差θ；

计算特征点相对于基准点之间的向量V，向量V与基准线之间的夹角β；所述基准线和基准点通过预先示教过程获取；