如何实现机器视觉的3D测量?
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如何实现机器视觉的3D测量?

机器视觉 2021-04-13 9084 0


3D测量是当前热门的技术方向,从测量方式上可分为接触式和非接触式,其中接触式主要以三坐标机和粗糙度轮廓仪为典型代表,均使用采样头的探针接触物体表面,探针沿工件的几何型面移动时,可测得被测几何面上各点的坐标值,这些值通过相应的软件进行处理,可精确计算出被测工件的几何尺寸、形状和位置公差等,虽测量精度高,但装置复杂且测量速度慢。有些公司将探针伺服机构改为可以精确定位的随动式机械臂,虽装置简化,速度及灵活性也有了一定的提高,但其技术性能仍滞后于市场需求。

非接触式主要以机器视觉测量为主,2D视觉测量因无法测量Z向高度信息,仅适用于XY平面的测量,应用面更广的3D视觉测量方法从原理可以分为:光谱共焦法、干涉测量法、飞行时间法、摄影测量法、结构光条纹法等。

step1:获取3D数据

好的数据是测量结果好坏的第一关键,采用合适的3D视觉相机,如单幅测量范围175mm*110mm,单幅测量精度0.02mm,将3D相机固定在机器人末端或龙门架上进行多次数据采集,其工作原理为:通过光源投射一束具有编码图案的结构光到物体表面,图案会被物体形状高度调制而发生变形,相机拍摄到被调制变形的图案数据后通过解码计算可获得物体的三维点云。

3D相机既可以使用市面上已经有的产品(精度可以保证), 也可以自己用双相机+投影仪获取

step2:获取3D数据后,点云处理PCL

得到的点云通过、滤波、分割、配准、检索、特征提取、识别、追踪、曲面重建算法处理后可以得到测量的数据。目前3D测量的技术已经有了很大的进步,不过没有大规模推广,因为整个系统比较贵,处理3D处理不管是成像还是后期点云处理,对CPU\GPU都是有一定的要求。



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