CN114322802A - 一种基于3d线激光相机的线径测量方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于3D线激光的线径测量方法，包括：步骤A：围绕被测圆柱的同一垂直截面间隔120度均匀布置3台3D线激光相机；步骤B：利用标定量块三棱柱获得每台3D线激光相机的图像坐标与世界坐标之间的转换关系；步骤C：每台3D线激光相机实时测量线径图像，并根据图像坐标与世界坐标之间的转换关系，获得图像对应的世界坐标中的点云；步骤D：根据获得的点云进行圆弧拟合计算，利用获得的拟合圆弧得到测量的线径。能够更准确的进行线径测量。
Description
技术领域
本发明涉及三维测量领域，具体涉及一种三线激光的环形标定的线径测量方法。
背景技术
线激光相机是一种使用三角反射法的激光位移计。通过向目标物表面投射带状激光，感光介质接收其反射光的变化，可以非接触式测量高度、高度差、宽度等轮廓。通过对连续获取的轮廓数据进行图像处理可获得目标物的3D形状，实现高精度测量和检测。
线激光相机扫描被检测物体表面轮廓无需接触物体表面，一般称为非接触式测量，这样的好处是不会对被检测物体表面造成损伤，具有通过效率高、检测精度高等优点。
目前，在线径的测量中多用两点激光对射的方式进行测量计算，测量的准确性偏低，需要一种更加精准的线径测量方法。
发明内容
本发明实施例提供了一种基于3D线激光的线径测量方法，用于更精确的实现线径测量的问题。
本发明实施例提供了一种基于3D线激光的线径测量方法，包括：
步骤A：围绕被测圆柱的同一垂直截面间隔120度均匀布置3台3D线激光相机；
步骤B：利用标定量块三棱柱获得每台3D线激光相机的图像坐标与世界坐标之间的转换关系；
步骤C：每台3D线激光相机实时测量线径图像，并根据图像坐标与世界坐标之间的转换关系，获得图像对应的世界坐标中的点云；
步骤D：根据获得的点云进行圆弧拟合计算，利用获得的拟合圆弧得到测量的线径。
一种较佳的实施方式，在步骤B之前还包括：获得标定量块三棱柱的感兴趣区域ROI参数，利用感兴趣区域ROI参数对标定量块三棱柱进行测量标定。
一种较佳的实施方式，步骤B具体为：标定量块三棱柱置于3台3D线激光相机的共同的视野中，每台相机看到一个角点和两条棱柱边；每个相机提取标定量块三棱柱的角点和两条棱柱边，根据2个相机共线的旋转关系获得图像坐标与世界坐标之间的转换关系。
一种较佳的实施方式，图像坐标与世界坐标之间的转换关系为刚体变换，具体为：各个相机的测量线径通过刚体变换统一到世界坐标系，变换前的坐标为(x0,z0)，其对应的齐次坐标为(x0,z0,1)；令变换后的坐标为(x1,z1)，其对应的齐次坐标(x1,z1,1)，则变换关系为
x1＝r00*x0+r01*y0+t0
y1＝r10*x0+r11*y0+t1
写为矩阵形式
令刚体变换矩阵T＝(r00,r01,t0；r10,r11,t1)
其中，R＝(r00,r01；r10,r11)为旋转矩阵，t＝(t0,t1)为平移向量。
则有
一种较佳的实施方式，在步骤C之前还包括：获得标定圆柱的感兴趣区域ROI参数，利用圆柱的感兴趣区域ROI参数对线径进行测量。
一种较佳的实施方式，测量包含内外层的圆柱线径时，先测量获得内层的圆柱直径，再利用测量得到的总直径计算得到外层的厚度。
本发明实施例的有益效果包括：设计全新的均匀分布的3台线激光相机进行测量，比两点激光对射的测量方式，测量的准确性更高。
附图说明
图1为本发明实施例的线径测量方法；
具体实施方式
下面结合附图1对本发明实施例提供的一种基于3D线激光的线径测量方法的具体实施方式进行详细地说明。
本发明实施例提供的一种基于3D线激光的线径测量方法，包括：
步骤A：围绕被测圆柱的同一垂直截面间隔120度均匀布置3台3D线激光相机；
步骤B：利用标定量块三棱柱获得每台3D线激光相机的图像坐标与世界坐标之间的转换关系；
步骤C：每台3D线激光相机实时测量线径图像，并根据图像坐标与世界坐标之间的转换关系，获得图像对应的世界坐标中的点云；
步骤D：根据获得的点云进行圆弧拟合计算，利用获得的拟合圆弧得到测量的线径。
在步骤B之前还包括：获得标定量块三棱柱的感兴趣区域ROI参数，利用感兴趣区域ROI参数对标定量块三棱柱进行测量标定。
步骤B具体为：标定量块三棱柱置于3台3D线激光相机的共同的视野中，每台相机看到一个角点和两条棱柱边；每个相机提取标定量块三棱柱的角点和两条棱柱边，根据2个相机共线的旋转关系获得图像坐标与世界坐标之间的转换关系。图像坐标与世界坐标之间的转换关系为刚体变换。
刚体变换具体为：各个相机的测量线径通过刚体变换统一到世界坐标系，变换前的坐标为(x0,z0)，其对应的齐次坐标为(x0,z0,1)；令变换后的坐标为(x1,z1)，其对应的齐次坐标(x1,z1,1)，则变换关系为
x1＝r00*x0+r01*y0+t0
y1＝r10*x0+r11*y0+t1
写为矩阵形式
令刚体变换矩阵T＝(r00,r01,t0；r10,r11,t1)
其中，R＝(r00,r01；r10,r11)为旋转矩阵，t＝(t0,t1)为平移向量，
则有
在步骤C之前还包括：获得标定圆柱的感兴趣区域ROI参数，利用圆柱的感兴趣区域ROI参数对线径进行测量。
测量包含内外层的圆柱线径时，先测量获得内层的圆柱直径，再利用测量得到的总直径计算得到外层的厚度。
本发明实施例的基于3D线激光的线径测量方法，相较于现有的两点激光对射的方式，测量准确性更高。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (6)
1.一种基于3D线激光相机的线径测量方法，其特征在于，包括：
步骤A：围绕被测圆柱的同一垂直截面间隔120度均匀布置3台3D线激光相机；
步骤B：利用标定量块三棱柱获得每台所述3D线激光相机的图像坐标与世界坐标之间的转换关系；
步骤C：每台所述3D线激光相机实时测量线径图像，并根据所述图像坐标与世界坐标之间的转换关系，获得图像对应的所述世界坐标中的点云；
步骤D：根据获得的所述点云进行圆弧拟合计算，利用获得的拟合圆弧得到测量的线径。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步骤B之前还包括：获得所述标定量块三棱柱的感兴趣区域ROI参数，利用所述感兴趣区域ROI参数对所述标定量块三棱柱进行测量标定。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤B具体为：所述标定量块三棱柱置于3台所述3D线激光相机的共同的视野中，每台相机看到一个角点和两条棱柱边；每个相机提取所述标定量块三棱柱的角点和两条棱柱边，根据2个相机共线的旋转关系获得所述图像坐标与世界坐标之间的转换关系。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述图像坐标与世界坐标之间的转换关系为刚体变换，具体为：各个相机的测量线径通过刚体变换统一到世界坐标系，变换前的坐标为(x0,z0)，其对应的齐次坐标为(x0,z0,1)；令变换后的坐标为(x1,z1)，其对应的齐次坐标(x1,z1,1)，则变换关系为
x1＝r00*x0+r01*y0+t0
y1＝r10*x0+r11*y0+t1
写为矩阵形式
令刚体变换矩阵T＝(r00,r01,t0；r10,r11,t1)
其中，R＝(r00,r01；r10,r11)为旋转矩阵，t＝(t0,t1)为平移向量。
则有
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步骤C之前还包括：获得标定圆柱的感兴趣区域ROI参数，利用圆柱的所述感兴趣区域ROI参数对线径进行测量。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，测量包含内外层的圆柱线径时，先测量获得内层的圆柱直径，再利用测量得到的总直径计算得到外层的厚度。
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