[发明专利]一种基于线结构光学视觉的圆柱状物体位姿检测装置及方法

说明书

本发明公开了一种基于线结构光学视觉的圆柱状物体位姿检测装置及方法，装置包括：安装夹具、第一激光线结构光发生器、第二激光线结构光发生器、单目相机，所述第一激光线结构光发生器、第二激光线发生器通过定位架平行的固定在安装夹具的水平部表面，所述单目相机固定在所述第一激光线结构光发生器与第二激光线发生器之间，所述单目相机用于获取投射在待测物体的三维图像，第一激光线结构光发生器、第二激光线结构光发生器的电源连接端、单目相机的输出端均连接至外部单目视觉测量系统。本发明提高了检测精度，实现非接触式自动化操作，成本低，实用性强。

技术领域

本发明涉及视觉传感测量技术领域，更具体地，涉及一种基于线结构光学视觉的圆柱状物体位姿检测装置及方法。

背景技术

在现代工业中，圆柱状物体在支撑结构中扮演了十分重要的角色，诸如脚手架、体育场屋顶、玻璃幕墙骨架等。对空间中圆柱状物体的位姿进行估计是对空间定位建模以及实现智能化自动化技术的必要关键技术。

目前大多数的圆柱状物体的位姿估计工作仍然是人工或者半自动化完成的，在估计过程中需要依赖许许多多的工具，中间过程多且繁琐，造成的测量误差多，难以达到统一的精度要求。对于一些特殊结构与环境的圆柱杆件人工很难进行估计。随着技术的发展，在圆柱状物体的位姿估计中，越来越多的研究者开始着手于利用线结构光检测技术来提高物体位姿估计的检测速度。相对于接触类传感器大都是基于多传感器配合，从而得到的位姿估计结果。而由于其信息来源于多传感器，会带来更多的误差以及更繁琐的求解过程。而基于激光线结构光检测技术属于无接触测量的一种，可对圆柱状物体的空间特征参数实现迅速提取，其良好的鲁棒性和时效性必将取代传统的视觉检测方法，对与圆柱杆件相关的工艺规划具有十分重要的意义。

在现有技术中，公开号为CN109087355A中国发明专利，于2018年12月25日公开了一种基于迭代更新的单目相机位姿测量装置与方法，该方案虽然采用了单目相机但不涉及线结构光传感技术，没有克服上述技术缺陷。

发明内容

本发明为克服上述现有技术中圆柱状物体位姿估计过程复杂、精度低的缺陷，提供一种基于线结构光学视觉的圆柱状物体位姿检测装置及方法。

本发明的首要目的是为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：

一种基于线结构光学视觉的圆柱状物体位姿检测装置，包括：安装夹具、第一激光线结构光发生器、第二激光线结构光发生器、单目相机，

所述第一激光线结构光发生器、第二激光线发生器通过定位架平行的固定在安装夹具的水平部表面，所述单目相机固定在所述第一激光线结构光发生器与第二激光线发生器之间，所述单目相机用于获取投射在待测物体的三维图像，第一激光线结构光发生器、第二激光线结构光发生器的电源连接端、单目相机的输出端均连接至外部单目视觉测量系统。

进一步的，所述第一激光线结构光发生器和第二激光线发生器发射出的激光线平行的投射在待测物体表面。

进一步的，所述单目相机包括：CMOS相机、工业镜头、滤光片，所述CMOS相机的前端与工业镜头可拆卸连接，所述工业镜头前端与滤光片可拆卸连接。

进一步的，安装夹具的垂直部表面开设有若干安装孔。

本发明第二方面提供了一种基于线结构光学视觉的圆柱状物体位姿检测方法，所述方法应用于所述的基于线结构光学视觉的圆柱状物体位姿检测装置，包括以下步骤：

S1：对单目相机进行标定获取单目相机的内参数及外参数，并对第一激光线结构光发生器和第二激光线结构光发生器的光平面进行标定得到线结构光平面方程；

S2：将第一激光线结构光发生器和第二激光线结构光发生器的发射光线投射到待测圆柱物体上产生两个三维圆弧，通过单目相机获取三维圆弧图像并举行去噪预处理；

S3：提取三维圆弧图像中圆弧中心线上的二维点并按照光源进行聚类；