[发明专利]一种激光器光平面的获取方法及应用

说明书

本发明公开了一种激光器光平面的获取方法及应用，该方法在激光器的前方设置平面靶标，其前后移动得到激光器在不同工作距下的激光条；平面靶标包括两部分，一部分设置标记点，另一部分没有；固定相机位置，令相机能采集到各工作距靶标上的激光条；从未设置标记点部分的靶标处获取的图像中，以激光条图像灰度分布的对称程度确定激光器的工作距范围d1~d2；对介于d1~d2工作距内的激光平面，通过光条中心线上多个特征点的三维坐标拟合光平面来获取，对于≤d1或≥d2的工作距，分别获取激光条的两侧边缘线，以边缘线上特征点的三维坐标拟合出两个光平面来获取。其变单平面为双平面，能解决由于均匀性较差而导致的光条提取精度损失问题。

技术领域

本发明涉及结构光测量领域，具体涉及一种激光器光平面的获取方法及应用。

背景技术

激光器主要由激光光源与透镜组成，激光器发出的光束不是均匀平行的一条线，沿着激光发射方向具有两边线宽粗中间线宽细的特征，其中中间最细的位置为束腰；激光器的工作距指激光器到其束腰位置的距离，束腰处光束质量最好，即束腰位置处光条灰度均匀性最好。在实际应用中，激光器普遍会在最佳工作距前后范围选择一定距离作为实际工作区间。随着远离束腰位置，激光条宽度会逐渐变粗并且激光条灰度的均匀性逐渐变差。

结构光视觉测量过程中，激光投射至物体表面后被相机采集，如何精确提取图片中激光条位置将直接影响传感器测量精度。传统模型中普遍通过提取激光条中心位置作为激光平面方程，一个激光条对应一个光平面方程。对于均匀度较好的激光条，传统方法均可以提取出较高精度的中心光平面方程，但对于均匀度较差激光条，以上方法无法准确提取光条中心。

基于以上原因，实际检测过程中出现以下两种情况时，检测精度会被影响：1)激光器距待测物的距离不统一，部分位置的距离与束腰距激光器的距离相差较大，导致激光均匀度变差；2)低质量激光器，因激光束沿传播方向截面的能量非对称分布，导致光平面拟合结果不准。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种激光器光平面的获取方法及应用，其基于待测物与激光器的距离，获取不同的光平面，在激光条灰度均匀度较差时以光条边缘线为基准获取光平面，将单线激光视为双线激光处理，解决由于均匀性较差而导致的光条提取精度损失问题。

为此，本发明的技术方案如下：

一种激光器光平面的获取方法，激光器的前方设置平面靶标，激光器照射平面靶标产生激光条，靶标能前后移动以得到激光器在不同工作距下的激光条；所述平面靶标包括两部分，一部分未设置标记点，另一部分设有标记点；

固定相机位置，令相机能采集到不同工作距时靶标上的激光条；

从未设置标记点部分的靶标处获取的图像中，以整根激光条图像灰度分布的对称程度确定激光器的工作距范围d1～d2；

所述激光器光平面的获取方法为：

激光器向靶标投射激光条，所述相机采集激光条图像；

基于d1～d2将激光器的工作距分为三段，第一段≤d1，第二段介于d1～d2之间，第三段≥d2；

对于第二段，获取不同工作距下激光条图像的光条中心线，基于光条中心线上的多个特征点的三维坐标拟合光平面，记为第二段工作距内的激光器光平面；

对于第一段，获取不同工作距下激光条图像的两侧边缘线，分别以两侧边缘线上特征点的三维坐标拟合出两个光平面，记为第一段工作距内的激光器光平面；

对于第三段，获取工作距内的激光器光平面的方法同第一段。

进一步，所述确定激光器的工作距范围d1～d2的方法为：

以预设步长依次调整靶标与激光器之间距离，采集不同距离时激光器在靶标上形成的激光条图像；