基于光纤激光的高精度三维视觉测量技术

作者:洪梓铭;艾青松;陈昆 刊名:红外与激光工程 上传者:陈照兴

【摘要】随着现代数字制造技术的快速发展,在工业产品测量领域,对微型物体几何尺寸的测量需要满足非接触、高精度、多尺寸等需求,而现有测量技术还不能达到这些要求.为了实现多尺寸、高效、快速、非接触式的精确测量,文中利用光纤耦合激光器光束质量好、线宽超细、精度高、单色性好、体积小以及免调节等优势,研制了基于光纤激光的精密非接触测量系统,提出了一种基于光纤耦合激光的超精密视觉测量方法,主要包含基于光纤线激光的目标成像、激光线滤波与提取、测量模型建立及几何参数标定、数据转换和三维重建测量等关键技术.利用光纤激光器向测量物体表面连续发射激光线,采用高分辨率相机,通过照明/不照明两次成像技术获取物体的平面尺寸和高度信息.对激光线图像进行滤波校正,快速提取激光线,对几何参数进行标定和坐标转换,然后进行处理数据,获取物体测量部位的三维测量值.实物测量和对比实验验证了文中测量方法的准确性、快速性和有效性,测量精度可达微米级.为微型物体几何尺寸的三维非接触、高精度、多尺寸测量提供了有效方法和测量仪器.

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基于光纤激光的高精度三维视觉测量技术 洪梓铭,艾青松,陈昆 (武汉理工大学 信息工程学院, 湖北 武汉 430070) 摘 要: 随着现代数字制造技术的快速发展,在工业产品测量领域,对微型物体几何尺寸的测量需要满足非接触、高精度、多尺寸等需求,而现有测量技术还不能达到这些要求。为了实现多尺寸、高效、快速、非接触式的精确测量,文中利用光纤耦合激光器光束质量好、线宽超细、精度高、单色性好、体积小以及免调节等优势,研制了基于光纤激光的精密非接触测量系统,提出了一种基于光纤耦合激光的超精密视觉测量方法,主要包含基于光纤线激光的目标成像、激光线滤波与提取、测量模型建立及几何参数标定、数据转换和三维重建测量等关键技术。利用光纤激光器向测量物体表面连续发射激光线,采用高分辨率相机,通过照明/不照明两次成像技术获取物体的平面尺寸和高度信息。对激光线图像进行滤波校正,快速提取激光线,对几何参数进行标定和坐标转换,然后进行处理数据,获取物体测量部位的三维测量值。实物测量和对比实验验证了文中测量方法的准确性、快速性和有效性,测量精度可达微米级。 为微型物体几何尺寸的三维非接触、高精度、多尺寸测量提供了有效方法和测量仪器。 关键词: 光纤激光; 微型物体; 非接触; 超精密测量 中图分类号: TP391.4 文献标志码: A DOI: 10.3788/IRLA201847.0803011 High precise 3D visual measurement based on fiber laser Hong Ziming, Ai Qingsong, Chen Kun (School of Information Engineering, Wuhan University of Technology, Wuhan 430070, China) Abstract: With the rapid development of modern digital manufacturing technology, in the field of industrial product measurement, the measurement of the geometric dimensions of objects need some requirements, such as non-contact, high-precision, multiple sizes, high-volume, etc. The existing measurement technologies cannot meet these requirements. In order to achieve multiple sizes, high-efficiency, rapid, and non-contact precise measurement, fiber-coupled lasers with the advantages of good beam quality, ultra-fine line width, high precision, good monochromaticity, small size, convenient using, no adjustment, maintenance-free and high stability were used to develop a precision non-contact measurment system based on fibe

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