线结构光系统紫色与红色激光稳定性对比分析

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作者 张建伟 杨青桦 +1 位作者 周爽 代荣富 《激光杂志》 北大核心 2025年第4期48-56,共9页

为提升工业领域线结构光测量的精度,通过对比紫色激光与红色激光在测量系统中的稳定性参数,旨在为工业测量提供科学依据。采用了一种改进的灰度重心算法,实现了激光中心的亚像素级快速提取。在多种常见材料表面上,针对两种激光条纹的稳... 为提升工业领域线结构光测量的精度,通过对比紫色激光与红色激光在测量系统中的稳定性参数,旨在为工业测量提供科学依据。采用了一种改进的灰度重心算法,实现了激光中心的亚像素级快速提取。在多种常见材料表面上,针对两种激光条纹的稳定性进行了对比实验与分析。实验结果表明,紫色激光在陶瓷、塑料和金属表面的整体像素精度分别为红色激光的1.29倍、3.64倍和6.58倍;在最大像素差值的特异对比中,两种激光条纹表现出相同的稳定性趋势,紫色激光在金属表面的特异对比精度甚至达到红色激光的32.16倍。因此,在相同条件下,紫色激光相较于红色激光,展示出更显著的条纹稳定性优势。 展开更多

关键词 工业测量 结构光 紫色激光 机器视觉

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基于双目立体视觉的线结构光标定方法

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作者 严兴旭 杜虎兵 +3 位作者 王辉 唐博 张高鹏 贾晋葛 《红外与激光工程》 北大核心 2025年第1期209-220,共12页

结构光三维轮廓测量方法目前是三维形状测量的热点,而其中的线结构光技术因其成本低、效率高、精度高成为复杂物体三维轮廓测量方法的典型代表。然而,现有的线结构光法在应用中存在着标定困难、标定精度低等问题,对此,结合双目视觉系统... 结构光三维轮廓测量方法目前是三维形状测量的热点,而其中的线结构光技术因其成本低、效率高、精度高成为复杂物体三维轮廓测量方法的典型代表。然而,现有的线结构光法在应用中存在着标定困难、标定精度低等问题,对此,结合双目视觉系统与具有固定特征点的靶标,建立了一种高效、可靠的激光平面方程标定方法。该方法仅需要一个平面靶标和一个额外的相机,只记录两处位置的标定图像便可完成测量系统标定工作。工作时,首先结合左、右标定图像提取的光刀中心和角点获得特征点的像素坐标;然后,通过匹配左、右图像上对应的特征点,确定相机坐标系下特征点的三维坐标;进而,基于多组不同位置的三维特征点坐标,利用最小二乘法拟合激光平面,获得激光平面方程的参数。以标准块为样品的长度测量实验表明,该方法灵活实用、靶标设计简单、具有特征点丰富的优点,相比于典型标定方法,其可高精度地完成系统标定工作,量块宽度测量实验的结果更接近于参考值。另外,对比商用线激光传感器的测量结果,文中方法的测量精度提高了约10μm。 展开更多

关键词 线结构光 双目视觉 平面靶标 相机标定 激光平面标定

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基于平面靶标的交叉结构光标定方法 被引量：1

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作者 刘建鑫 纪超洋 +1 位作者 李艳文 陈子明 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期185-193,共9页

为实现线结构光高精度标定,提出一种基于平面靶标的交叉结构光标定方法。根据Blinn-Phong光照模型可知,当激光条纹投射在平面靶标上特征点边缘处时光截面不再服从高斯分布,常用的中心提取算法无法准确提取目标。首先,基于形态学操作剔... 为实现线结构光高精度标定,提出一种基于平面靶标的交叉结构光标定方法。根据Blinn-Phong光照模型可知,当激光条纹投射在平面靶标上特征点边缘处时光截面不再服从高斯分布,常用的中心提取算法无法准确提取目标。首先,基于形态学操作剔除在平面靶标上特征点边缘处的中心点,使得直线拟合的误差由0.060 8 pixel提升到0.035 8 pixel,有效减少因算法提取误差对标定结果造成的影响;然后,基于高斯曲线拟合方法对所提取的线结构光与辅助结构光交点位置进行修正,基于Ransac算法进行直线拟合,结果同样也有效剔除因光照不均、材质变化造成误差较大的点。实验结果表明,两种方法结合后标定精度提高25%,中心点三维坐标与标定板平面方程相差仅4 μm,有效提高线结构光标定精度。 展开更多

关键词 机器视觉 Steger算法 线结构光标定 视觉测量

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一种应用于复杂场景的线结构光激光中心线提取方法 被引量：1

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作者 昝慧新 周哲海 陈丽 《激光杂志》 CAS 北大核心 2024年第10期74-79,共6页

线结构光激光中心线提取是线结构光三维测量的关键技术之一,其提取精度对系统测量精度有决定性影响。实际三维测量中,相机采集图像受物体表面反射率等因素的影响,给激光中心线提取增加了难度,针对这一问题,提出了一种结合灰度重心法的... 线结构光激光中心线提取是线结构光三维测量的关键技术之一,其提取精度对系统测量精度有决定性影响。实际三维测量中,相机采集图像受物体表面反射率等因素的影响,给激光中心线提取增加了难度,针对这一问题,提出了一种结合灰度重心法的改进提取方法。该方法基于连通域分析去除背景光条和噪声区域,接着基于线宽分布实现局部形态学处理,最后结合灰度重心法计算出激光中心线的亚像素位置。该方法的中心线计算精度相较于改进前提高了约60%,在条纹图像出现过曝光和欠曝光区域仍能比较准确提取激光中心线的位置,可以适应复杂环境的考验,能够保证激光中心线提取工作的稳定性和精确性。 展开更多

关键词 激光中心线提取 线结构光 三维测量

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基于线结构光传感器的多型胶体三维尺寸测量方法

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作者 赵晶 侯辉 +2 位作者 杨大鹏 黄惠玲 韩军 《仪表技术与传感器》 CSCD 北大核心 2024年第5期85-90,97,共7页

为解决当前工业点胶质量检测精度低、算法通用性差等问题,提出了一种基于线结构光传感器的多型胶体三维尺寸测量方法。该方法使用线结构光传感器进行胶体图像采集,采用一种倾斜矫正方法解决受外界影响导致高度图数据不准的问题,而后提... 为解决当前工业点胶质量检测精度低、算法通用性差等问题,提出了一种基于线结构光传感器的多型胶体三维尺寸测量方法。该方法使用线结构光传感器进行胶体图像采集,采用一种倾斜矫正方法解决受外界影响导致高度图数据不准的问题,而后提出胶体三维测量方法。针对多种形状胶体,设计并优化了一种直线扫描测宽法与一种骨架提取测宽法,将两者结合提出了一种自适应测宽法。通过对比分析,实验结果表明所提出的测量方法能够有效适应多种形状胶体实现高精度三维测量,测量平均相对误差低至0.55%,具有较强的通用性与准确性。 展开更多

关键词 线结构光 胶水检测 机器视觉 三维测量 骨架提取

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连铸坯线结构光视觉定重方法 被引量：7

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作者 黄风山 陈丽 +1 位作者 任有志 黄永建 《光电工程》 CAS CSCD 北大核心 2015年第8期27-33,共7页

为了使连铸坯的定尺切割工艺技术升级为定重切割,提出了一种重量实时累加式连铸坯线结构光视觉定重方法,并对该方法的原理、测量模型和定重过程进行了研究。根据线结构光视觉测量原理,由视觉传感器测量并计算连铸坯当前被测横截面的面积... 为了使连铸坯的定尺切割工艺技术升级为定重切割,提出了一种重量实时累加式连铸坯线结构光视觉定重方法,并对该方法的原理、测量模型和定重过程进行了研究。根据线结构光视觉测量原理,由视觉传感器测量并计算连铸坯当前被测横截面的面积,同时由另一视觉传感器测量并计算当前被测横截面与前一被测横截面在连铸坯传送方向上的间距,进而可计算出相邻两个横截面之间连铸坯段重量,通过各相邻连铸坯段重量的累加实时监测通过测量位置的连铸坯重量,从而实现连铸坯的定重切割控制。组建了实验系统,以规则的矩形实心型钢为被测实验件进行了定重实验。实验结果显示该方法定重的相对误差在1‰以内,远远小于生产企业目前的8‰误差精度要求。该研究为连铸坯定重切割技术的实现提供了一定的理论参考。 展开更多

关键词 连铸坯定重 线结构光视觉测量 重量实时累加 定重切割控制

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一种基于双目立体视觉的激光线扫描技术 被引量：6

7

作者 林俊义 黄常标 +1 位作者 刘斌 江开勇 《机械设计与制造》 北大核心 2011年第8期200-202,共3页

针对线结构激光扫描系统标定成本高,而双目立体视觉测量中立体匹配难的问题,提出了在双目立体视觉的原理上,结合线结构激光扫描的方法实现对被测物体的三维测量。该方法采用张正友相机标定方法对系统进行立体标定;采用BOUGUET’S法对左... 针对线结构激光扫描系统标定成本高,而双目立体视觉测量中立体匹配难的问题,提出了在双目立体视觉的原理上,结合线结构激光扫描的方法实现对被测物体的三维测量。该方法采用张正友相机标定方法对系统进行立体标定;采用BOUGUET’S法对左右相机图像进行立体校正;运用重心法进行激光中心线的精确提取。在图像校正的基础上,可快速实现激光中心线位置的立体匹配;再结合线扫描原理可完成对物体的扫描工作。最后,使用该系统对具有复杂自由曲面的鞋楦进行测量,结果表明:该方法能快速准确地测量出符合要求的三维数据。 展开更多

关键词 线结构激光扫描 双目立体视觉 立体匹配 三维测量

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基于线结构光的三维垂线位移测量方法 被引量：4

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作者 梅天灿 肖尧 +2 位作者 毛索颖 黄跃文 周芳芳 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第4期189-196,共8页

垂线测量法是观测大坝变形位移的一种简便而有效的方法,在实际大坝变形监测中得到广泛应用。针对现有垂线坐标仪大多只能测量垂线二维位移且结构复杂的问题,本文提出了一种基于线结构光的三维垂线测量方法。基于垂线测量中垂线方向不变... 垂线测量法是观测大坝变形位移的一种简便而有效的方法,在实际大坝变形监测中得到广泛应用。针对现有垂线坐标仪大多只能测量垂线二维位移且结构复杂的问题,本文提出了一种基于线结构光的三维垂线测量方法。基于垂线测量中垂线方向不变,利用线结构光测量原理实现垂线三维位移测量。首先,本文采用线结构光测量获取垂线二维位移,然后基于垂线上固定标志点的成像光线和垂线相交于一点的事实,综合垂线二维测量结果和通过相机内参数恢复的固定标志点成像光线方程,实现垂线三维位移测量。实验结果表明,本方法在水平面内Y方向上的位移测量精度为±0.1 mm,在水平面内X方向和竖直Z方向上的位移测量精度达到±0.05 mm,测量范围为0~80 mm。相较目前垂线位移测量方法,本文方法垂线位移测量精度和测量范围更高,且测量结构简单。 展开更多

关键词 三维垂线坐标仪 机器视觉 线结构光测量 大坝变形监测

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激光扫描测头视觉系统结构参数优化 被引量：8

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作者 段良君 祝连庆 +1 位作者 娄小平 刘超 《应用光学》 CAS CSCD 北大核心 2016年第2期308-314,共7页

线结构光视觉测量系统是激光扫描测头的重要组成部分,为了提高激光扫描测头的测量精度及可靠性,提出一种线结构光视觉系统结构参数优化设计方法。分析了影响该测量系统整体测量精度的因素以及该测量系统的结构误差模型,并建立了应用于... 线结构光视觉测量系统是激光扫描测头的重要组成部分,为了提高激光扫描测头的测量精度及可靠性,提出一种线结构光视觉系统结构参数优化设计方法。分析了影响该测量系统整体测量精度的因素以及该测量系统的结构误差模型,并建立了应用于激光扫描测头的结构约束条件,通过该约束条件建立了结构参数优化仿真系统,进而得到仿真优化后的结构参数,即最优结构参数,并设计实测实验验证其合理性。测得优化后的线结构光视觉系统测量空间点间距相对误差为0.019 8mm,本文结果表明优化方法的有效性,并具有较好的精度。 展开更多

关键词 线结构光视觉系统 结构参数 激光扫描测头 测量精度

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基于线结构激光的滚柱表面参数测量系统 被引量：4

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作者 冯宇 南卓江 +3 位作者 李楠 王志华 赵辉 陶卫 《中国测试》 CAS 北大核心 2020年第5期77-81,119,共6页

为实现行星滚柱丝杠的滚柱表面参数测量,建立基于线结构激光的测量系统,针对滚柱螺纹牙型角、螺距和牙型高等表面参数的测量方法进行研究。首先,根据线激光三角法的测量原理,设计搭建测量装置系统。激光经成像系统,通过CCD摄像头获取到... 为实现行星滚柱丝杠的滚柱表面参数测量,建立基于线结构激光的测量系统,针对滚柱螺纹牙型角、螺距和牙型高等表面参数的测量方法进行研究。首先,根据线激光三角法的测量原理,设计搭建测量装置系统。激光经成像系统,通过CCD摄像头获取到线激光条纹图像,对其进行预处理并提取出激光条纹中心。其次,根据螺纹形状特点对获取的螺纹轮廓进行ROI提取,将轮廓线分段进行处理,简化处理难度并获取不同的表面信息参数。最后,根据提取出的分段利用曲线拟合、特征点提取等方法计算所有滚柱表面参数。经实验验证:该文提出的测量系统对牙型角的测量重复性达到0.6°,螺距测量的重复性达到15μm,牙型高测量的重复性达到8μm,基本达到滚柱表面参数测量的要求。 展开更多

关键词 行星滚柱丝杠 线结构激光 表面参数测量 中心线提取

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基于线结构光的手机封装胶测量方法研究 被引量：2

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作者 邹翔 宁黎华 +2 位作者 高兴宇 廖斌 王海舰 《现代电子技术》 2021年第23期149-154,共6页

为了克服手机在封装工艺中的胶水断裂、溢出等缺陷,提出一种基于线结构光传感器(LMI Gocator 2510)及HALCON软件的手机封装胶测量方法。通过提取手机壳深度图中的胶水区域特征,采用直方图谷底法实现无胶水区域和点胶后有胶水区域的有效... 为了克服手机在封装工艺中的胶水断裂、溢出等缺陷,提出一种基于线结构光传感器(LMI Gocator 2510)及HALCON软件的手机封装胶测量方法。通过提取手机壳深度图中的胶水区域特征,采用直方图谷底法实现无胶水区域和点胶后有胶水区域的有效分离;分别截取已分割区域中对应行坐标的全部像素值,进一步重构出深度轮廓线,利用基于深度轮廓信息的最小二乘法拟合出胶路的胶基准;结合胶基准测量点胶后的胶水高度,最后再判断点胶后轮廓位置的胶水宽度和各类缺陷问题。实验结果表明,该算法可准确测量出微米级胶水胶截面轮廓的宽度、高度,通过设定阈值数据精准判断出缺胶、溢胶缺陷,同时该方法的胶宽度测量误差为0.03 mm,测量结果有稳定的数据集中性。 展开更多

关键词 机器视觉 工业自动化 HALCON 激光三角测量法 线结构光传感器 微米级测量 胶水检测 深度图重构

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基于激光扫描视觉三维建模的井筒可视化检测技术 被引量：9

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作者 姚强 王志兴 +3 位作者 杜旭 严正国 阚绍佑 杨琨 《西安石油大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2022年第1期137-142,共6页

为保证油气井的安全生产,需要准确掌握套管的损坏状况。采用线结构光视觉检测的原理,提出了一种基于激光扫描、视觉三维建模的井筒可视化检测方法。利用环形激光器扫描井筒,井下摄像机记录扫描结果,通过视频处理技术识别扫描结果,提取... 为保证油气井的安全生产,需要准确掌握套管的损坏状况。采用线结构光视觉检测的原理,提出了一种基于激光扫描、视觉三维建模的井筒可视化检测方法。利用环形激光器扫描井筒,井下摄像机记录扫描结果,通过视频处理技术识别扫描结果,提取井筒特征参数,建立了三维数字化井筒模型。该方法缩短了仪器长度,采用非接触测量,解决了仪器容易遇阻的问题,降低了作业成本,提高了检测精度和径向分辨率。仿真实验结果表明:该方法的理论精度为0.245 mm,建立的三维井筒模型更加精确。为有效检测套管的损坏状况提供了一种新的检测方法。 展开更多

关键词 套损检测 线结构光 激光扫描 三维重构 非接触测量

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基于激光线阵相机的家具板件三维尺寸在线测量技术

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作者 李荣荣 杨凡 +3 位作者 赵书昌 吴智慧 杜荣 詹先旭 《木材科学与技术》 北大核心 2023年第4期13-19,共7页

机器视觉技术可实现物体尺寸的快速、非接触式检测,替代人工测量家具板件尺寸,解决测量效率低、连续性差等问题。本研究基于激光线阵相机与线结构光测量技术,构建一种适用于家具板件的三维尺寸在线测量系统,并分析该系统的测量精度与效... 机器视觉技术可实现物体尺寸的快速、非接触式检测,替代人工测量家具板件尺寸,解决测量效率低、连续性差等问题。本研究基于激光线阵相机与线结构光测量技术,构建一种适用于家具板件的三维尺寸在线测量系统,并分析该系统的测量精度与效率。家具板件在传送装置上以300 mm/s的速度作匀速运动,经过650 nm激光器照射的激光三角平面时,互补金属氧化物半导体(complementary metal oxide semiconductor,CMOS)传感器对家具板件表面反射的激光进行成像;使用锯齿靶标法标定,应用机器视觉软件Halcon读取相机标定文件和激光线阵相机生成的家具板件信息图像,经过图像处理,完成家具板件三维尺寸测量。结果表明:系统测量的板件厚度、宽度和长度,相对人工测量结果,最大偏差率分别为3.6%、0.5%和0.1%;对照QB/T4452—2013《木家具极限与配合》标准要求,测量的厚度最大差值小于IT15级公差值(<0.70 mm),宽度最大差值小于IT14级公差值(<1.00 mm),长度最大差值小于IT12级公差值(<0.90mm)。单件测量用时由人工测量的30.1s缩短至5.5s,表明系统的测量精度与效率优势。 展开更多

关键词 家具板件三维尺寸测量 机器视觉 线结构光 相机标定 图像处理

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