文章預(yù)覽：

在當(dāng)前制造加工領(lǐng)域，對(duì)工件實(shí)現(xiàn)在機(jī)三維檢測(cè)是及時(shí)發(fā)現(xiàn)工件加工質(zhì)量問題有效的手段，在保證加工精度和降低廢品率等方面都有重要的意義。作為非接觸檢測(cè)的代表技術(shù)，線結(jié)構(gòu)光三維視覺具有成本低、實(shí)時(shí)性強(qiáng)、激光圖像易于提取、測(cè)量的信息量大等優(yōu)點(diǎn)線結(jié)構(gòu)光視覺傳感器主要由攝像機(jī)和線激光投射器構(gòu)成，根據(jù)攝像機(jī)和激光器之間的相對(duì)位置關(guān)系，由激光三角法原理獲取被測(cè)工件的三維形面信息。

線結(jié)構(gòu)光視覺傳感器的參數(shù)標(biāo)定包括兩部分，分別為攝像機(jī)參數(shù)的標(biāo)定和光平面方程的標(biāo)定。攝像機(jī)標(biāo)定的研究開展較早，方法繁多且較為成熟[4 _n而關(guān)于光平面方程的標(biāo)定，主要有拉絲標(biāo)定法[^5]和齒形靶標(biāo)定法W、徐光佑等和Huynh^m先后分別提出的基于交比不變性的標(biāo)定方法，以及魏振忠等^[9]提出的雙重交比不變法，而以上方法都需要精密的三維立體靶標(biāo)輔助標(biāo)定，過程繁瑣，不適合現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)定。，為此一些學(xué)者提出了基于平面靶標(biāo)的光平面標(biāo)定方法心^12]，盡管這些方法適合現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)定，但在光平面參數(shù)求解的過程中會(huì)涉及到多次攝像機(jī)外參數(shù)求解，增加了標(biāo)定的復(fù)雜度。為方便、快速地得到光平面參數(shù)，韓建棟等™提出了_種光平面快速標(biāo)定方法，該方法將三點(diǎn)透視模型( P3P) [^14]引入標(biāo)定過程，擴(kuò)寬了線結(jié)構(gòu)光的應(yīng)用領(lǐng)域。洪磊等^[15]通過計(jì)算成像平面與靶標(biāo)平面之間的單應(yīng)性矩陣，實(shí)現(xiàn)了光平面方程的標(biāo)定。陳天飛等™提出了基于共面靶標(biāo)的線結(jié)構(gòu)光傳感器光平面標(biāo)定方法。鄺泳聰?shù)?sup>[17]基于線紋尺通過設(shè)計(jì)平面耙標(biāo)特征點(diǎn)的提取算法和建立亞像素物象索引表，實(shí)現(xiàn)了線結(jié)構(gòu)光傳感器的直接標(biāo)定。解則曉等™針對(duì)結(jié)構(gòu)光自掃描測(cè)量系統(tǒng)參數(shù)標(biāo)定問題，提出了基于共面法的高精度標(biāo)定方法，通過獲取共面光條中心點(diǎn)求解光平面方程。

在實(shí)際的加工周期中，為實(shí)現(xiàn)工件快速的形面檢測(cè)和實(shí)時(shí)的加工質(zhì)量反饋，減少與參數(shù)標(biāo)定等相關(guān)的加工輔助時(shí)間，需要線結(jié)構(gòu)光傳感器在保證標(biāo)定和檢測(cè)精度的同時(shí)，標(biāo)定過程具有靈活性和效率高的特點(diǎn)。

因此文中在總結(jié)歸納以上光平面標(biāo)定方法的基礎(chǔ)上，結(jié)合實(shí)際的加工檢測(cè)需求，基于同心圓平面靶標(biāo)，提出了將三點(diǎn)透視模型與交比不變?cè)硐嘟Y(jié)合，在加工中心下實(shí)現(xiàn)光平面參數(shù)的標(biāo)定方法。該方法適用于加工現(xiàn)場(chǎng)空間小的區(qū)域標(biāo)定，靈活方便，實(shí)時(shí)性強(qiáng)。

1線結(jié)構(gòu)光傳感器的數(shù)學(xué)模型

加工中心工件在機(jī)三維檢測(cè)系統(tǒng)示意如圖1所示，其中非接觸檢測(cè)部分主要由線結(jié)構(gòu)光傳感器構(gòu)成，實(shí)現(xiàn)對(duì)工件在粗加工及半精加工階段的在機(jī)檢測(cè)。

備注：為保證文章的完整度，本文核心內(nèi)容都PDF格式顯示，如未有顯示請(qǐng)刷新或轉(zhuǎn)換瀏覽器嘗試！

結(jié)束語(yǔ)：

為縮短加工中心工件的在機(jī)檢測(cè)時(shí)間，提高線結(jié)構(gòu)光傳感器標(biāo)定的效率和靈活性，文中基于同心圓平面靶標(biāo)，將三點(diǎn)透視模型與交比不變?cè)硐嘟Y(jié)合，實(shí)現(xiàn)了線結(jié)構(gòu)光平面參數(shù)模型的簡(jiǎn)易標(biāo)定，通過實(shí)驗(yàn)分析并驗(yàn)證了該方法的可行性。該標(biāo)定方法操作過程靈活方便、標(biāo)定算法簡(jiǎn)單，滿足了工件加工后在機(jī)檢測(cè)的現(xiàn)場(chǎng)快速標(biāo)定需要。文中旨在保證粗加工及半精加工等工序中的檢測(cè)精度同時(shí)，力求解決實(shí)際檢測(cè)過程中線結(jié)構(gòu)傳感器標(biāo)定的效率和靈活性問題，而如何有效地減小影響線結(jié)構(gòu)光傳感器檢測(cè)精度的誤差，尚需進(jìn)一步研究。