[发明专利]一种基于线结构光的平整度测量与评估系统

权利要求书

1.一种基于线结构光的平整度测量与评估系统，其特征在于，包括：线结构光视觉传感器装置、数据处理装置、三维重构装置和运动装置；

所述运动装置用于带动所述线结构光视觉传感器装置运动，并生成运动参数；

所述线结构光视觉传感器装置是非接触式三维测量装置，用于对列车车身表面的待测区域进行图像采集，并生成待测区图像信息；

所述三维重构装置用于根据所述运动参数以及所述待测区图像信息进行三维重构，并获得所述待测区域的三维形貌点云数据；

所述数据处理装置用于控制所述运动装置的运动、控制所述线结构光视觉传感器装置的图像采集频率以及用于根据所述三维形貌点云数据进行平整度分析，生成所述列车车身表面的平整度分析报告。

2.根据权利要求1所述的一种基于线结构光的平整度测量与评估系统，其特征在于，所述线结构光视觉传感器装置安装在所述运动装置上，所述运动装置和所述线结构光视觉传感器装置均与所述数据处理装置通信连接，所述运动装置、所述线结构光视觉传感器装置和所述数据处理装置均与所述三维重构装置通信连接。

3.根据权利要求1所述的一种基于线结构光的平整度测量与评估系统，其特征在于，所述线结构光视觉传感器装置包括：外壳、设置在所述外壳内的图像采集模块和激光器、相机固定支架、镜头固定支架以及激光器固定支架；所述激光器和所述图像采集模块呈夹角设置，所述激光器用于向所述列车车身表面的待测区域投射激光线，所述图像采集模块用于采集投射激光线后的所述列车车身表面的待测区区域的图像信息。

4.根据权利要求3所述的一种基于线结构光的平整度测量与评估系统，其特征在于，所述图像采集模块包括工业相机和相机镜头，所述相机镜头和所述工业相机连接，所述相机镜头与所述激光器呈夹角设置。

5.根据权利要求3所述的一种基于线结构光的平整度测量与评估系统，其特征在于，所述相机固定支架用于将所述工业相机固定在所述外壳上，所述镜头固定支架用于将所述相机镜头固定在所述外壳上，所述激光器固定支架用于将所述激光器固定在所述外壳上。

6.根据权利要求3所述的一种基于线结构光的平整度测量与评估系统，其特征在于，所述外壳的侧面设置有图像采集孔和激光线发射孔，所述图像采集孔与所述相机镜头相对设置，所述激光线发射孔与所述激光器相对设置；所述外壳的底部设置有连接孔，所述连接孔用于连接所述线结构光视觉传感器装置和所述运动装置。

7.根据权利要求1所述的一种基于线结构光的平整度测量与评估系统，其特征在于，所述三维重构装置包括：

图像预处理模块，用于对所述待测区图像信息进行预处理，其中所述待测区图像信息包括激光线条纹；

提取模块，用于提取所述激光线条纹的中心线；

二维像素点坐标获得模块，用于根据所述激光线条纹的中心线获得二维像素点坐标；

三维形貌点云数据获得模块，用于根据所述二维像素点坐标进行处理并结合所述运动参数获得三维形貌点云数据。

8.根据权利要求1所述的一种基于线结构光的平整度测量与评估系统，其特征在于，所述数据处理装置包括控制模块和处理模块，所述控制模块用于控制所述运动装置的运动以及控制所述线结构光视觉传感器装置的图像采集频率，所述处理模块用于对所述三维形貌点云数据进行平整度分析获得列车车身表面的平整度分析报告。

9.根据权利要求8所述的一种基于线结构光的平整度测量与评估系统，其特征在于，所述处理模块包括：

数据预处理模块，用于对所述三维形貌点云数据进行滤波去燥处理；

确定评判基准模块，用于根据最小二乘拟合确定三维形貌数据点云的中性面，并将所述中性面作为计算平整度的基准面；

平整度指标获得模块，用于根据所述三维形貌点云数据中的各个点到所述平整度的基准面的距离计算得到平整度指标，所述平整度指标包括最大距离、平均距离、最小距离和方差；

平整度评估模块，用于将所述平整度指标与人为检测数据进行比对，获得平整度分析报告。

10.根据权利要求1至9中任意一项所述的一种基于线结构光的平整度测量与评估系统，其特征在于，平整度测量与评估具体包括以下步骤：

S1、对所述线结构光视觉传感器装置进行标定，具体包括所述工业相机内外参标定、结构光光平面标定和扫描方向标定，所述线结构光视觉传感器装置根据所述数据处理装置设定的采相帧率对车体表面待测区域进行采相，得到所述激光线条纹；

S2、所述三维重构装置提取所述激光线条纹的中心线，根据所述激光线条纹的中心线获得多个点在相机坐标系的所述二维像素点坐标，根据相机标定参数所得世界坐标系与图像坐标系之间的关系以及多个点在光平面上这一约束，得到多个点的三维像素点坐标，所述数据处理装置控制所述运动装置按照设定的运动参数带动所述线结构光视觉传感器装置做一维运动，结合所述运动参数获得所述三维形貌数据点云；

S3、所述数据处理装置根据最小二乘拟合确定所述三维形貌数据点云的中性面，将所述中性面作为计算平整度的基准面，根据所述三维形貌数据点云中的各个点到所述基准面的距离计算得到平整度指标，包括最大距离，平均距离，最小距离，方差综合判断平整度指标以及平整度评估。