三坐標(biāo)機(jī)與立體視覺的系統(tǒng)集成與信息融合的關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、在逆向工程中,自由曲線曲面的測量一直以來是逆向工程的重要組成部分,受到眾多學(xué)者的關(guān)注。計算機(jī)視覺與三坐標(biāo)機(jī)是反求工程中不同的兩種測量手段的代表,他們各具有自己的優(yōu)缺點。作為非接觸式測量的代表,計算機(jī)立體視覺測量具有速度快、靈活、采樣范圍廣、有利于整體形狀信息的獲取等優(yōu)點,可以方便地提取物體的邊界輪廓與特征信息,其缺點是測量精度較差;三坐標(biāo)機(jī)作為接觸測量的設(shè)備之一,其優(yōu)點是測量精度高,適應(yīng)性強(qiáng),魯棒性能優(yōu)越,但作為逐點測量的設(shè)備,是在人為

2、制定的測量規(guī)則指導(dǎo)下,對產(chǎn)品原型進(jìn)行測量獲取三維坐標(biāo)數(shù)據(jù),實現(xiàn)產(chǎn)品表面的數(shù)字化,其測量效率低,測量過程過分依賴于測量者的經(jīng)驗,特別是在未知產(chǎn)品幾何數(shù)值模型的前提下,難以保證測點分布的合理性。
  基于線結(jié)構(gòu)光-立體視覺與三坐標(biāo)機(jī)信息集成技術(shù)的集成式測量以其測量精度高、速度快、智能化程度高而成為一種很有前途的測量方法,特別是如能實現(xiàn)二者信息的融合,將勢必大大提高集成系統(tǒng)的測量速度和精度。
  本文就線結(jié)構(gòu)光-立體視覺與三坐標(biāo)機(jī)

3、系統(tǒng)集成與信息融合的一些關(guān)鍵性技術(shù)展開了研究,其主要內(nèi)容包括:
  1)主動輪廓提取技術(shù)。主動輪廓(又稱為蛇形輪廓)為計算機(jī)立體視覺提供了獲取線激光器掃描曲線在攝像機(jī)圖像中曲線輪廓的方法。線結(jié)構(gòu)光測量數(shù)據(jù)在每條掃描線內(nèi)測量點排列密集、雜亂,且測量點之間沒有明顯的拓?fù)潢P(guān)系,無法直接應(yīng)用于CAD系統(tǒng)中建模。主動輪廓提取的曲線則為測量點之間建立了拓?fù)潢P(guān)系。
  2) B樣條最佳逼近。以差分法提取的主動輪廓包含了大量的曲線數(shù)據(jù),不利

4、于數(shù)據(jù)的保存與結(jié)果后處理。利用B樣條曲線去逼近輪廓曲線,大大減少了輪廓曲線的數(shù)據(jù)存儲量,且使得曲線變得更為光滑,也給曲線的后處理帶來了方便。
  3) B樣條曲線變形(修改)技術(shù)?;谖锢砟P偷腂樣條曲線變形是在盡量維持曲線整體輪廓特征的基礎(chǔ)上產(chǎn)生的。它不像其它局部變形技術(shù)那樣會產(chǎn)生局部的“腫塊”,從而影響了曲線的整體輪廓特征?;谖锢砟P偷腂樣條曲線變形在力學(xué)上類似于一根曲桿在外力作用下產(chǎn)生整體變形,其數(shù)學(xué)模型上就好像在原有曲線

5、的基礎(chǔ)上,加上了一條光滑的誤差擬合曲線。本文將此技術(shù)應(yīng)用于線結(jié)構(gòu)光-立體視覺與三坐標(biāo)機(jī)信息的融合,實現(xiàn)利用三標(biāo)機(jī)測量的精確數(shù)據(jù)去修正立體視覺測量的曲線,從而提高視覺測量的精度,減少利用三坐標(biāo)測量機(jī)測量的數(shù)據(jù)量,提高了測量效率與測量精度。
  4)攝像機(jī)的標(biāo)定。攝像機(jī)的標(biāo)定建立了三維數(shù)據(jù)點與攝像機(jī)像點之間的對應(yīng)關(guān)系,是實現(xiàn)立體視覺系統(tǒng)最為重要的一環(huán)。利用三坐標(biāo)機(jī)的測頭實現(xiàn)攝像機(jī)的標(biāo)定為立體視覺測量系統(tǒng)和三坐標(biāo)機(jī)的集成建立了數(shù)據(jù)點坐標(biāo)

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