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视觉检测激光三角丈量法

2021-03-26 09:40:00 0

激光三角丈量法,是视觉检测范畴较为常常利用也是比拟轻易懂得的一种3D视觉检测算法。

本文首要从利用条理来论述,包含相机和激光选型、搭接体例的好坏点阐发、软件开辟进程中的注重事变等。

一、道理及演示

将一条单线细激光光芒投射到物体外表,因为物体外表高度产生变更,使得激光芒产生了曲折,按照这个线的变形,能够计较出切确的物体外表三维外表。

以下图所示,根基构成布局有:1)2D/3D相机 2)线激光 3)镜头 4)牢固架和装置体例



二、特色

 1)能够同时取得X,Z向坐标

 2)相机与被测物之间必须有绝对运转

 3)首要用于在线3D丈量

 4)合适近间隔、高精度、高速丈量     

三、关头参数

3.1 相机的挑选

相性能够挑选通俗面阵相机或3D相机,均能够取得3D图象或点云数据。利用通俗面阵相机,须要本身提取外表线,并经由过程标定来重修深度图象,Halcon外面有现成的例程停止完成。若是对行频请求不高、Z向精度请求不高的场所,完整能够利用高速面阵相机来完成。

我近期所做名目,对行频和精度请求偏高,以是仍是拔取的3D相机的计划。德国的SICK、AT相机是产业检测利用顶用的比拟多的两款3D相机了,最高行频都能够做到几十KHZ,以AT相机为例,详细参数以下:

行频的巨细除和行数有关,也跟设置的ROI的宽度(像素点数)、暴光时候均有间接的干系。

3.2 线激光的挑选

线激光的评估参数有良多,如平均性、点不变性、准直度、对准线、功率不变性。激光器本身的参数有:扇角、功率、景深等。现实名目选型中,最常常利用的参数有:

  • 扇角:扇角越大,一样任务间隔对应的激光芒越长。

  • 功率:功率越高,激光的强度越大(肉眼看越亮)。对玄色不反光材质,要挑选功率大一点的激光。功率的不变性也会影响丈量的活络性,较差的功率不变性,将不能利用牢固的阈值体例,对较低对照度的物体丈量变得坚苦

  • 平均性:不好的平均性会下降分辩率和精度

颠末对多个差别品牌激光的测试,德国的ZLaser激光是性价比拟高的一款激光,多种型号能够知足差别场所的利用。

3.3 搭接体例的挑选

1)规范装置:激光垂直资料立体,相机与激光呈α角度

顺应场所:大大都场所均合用

长处:外表上的点都有不异的Y坐标,标定简略

错误谬误:存在盲区

2)反向装置:相机垂直资料立体,激光与相机呈α角度

合用场所:立体物体

长处:可增添高度分辩率

错误谬误:外表上的点的Y坐标不不异,标定庞杂

3)发射式装置或明场装置体例

合用场所:合用于返光不强的立体物体。因为间接反射,可增添物体的返亮光度(对某些材质,能够是错误谬误)。

长处:大大增添高度分辩率

错误谬误:标定庞杂

4)暗场装置体例

合用场所:返光较强的立体物体。

长处:可削减间接光的反射

错误谬误:会下降高度分辩率,标定庞杂

3.4 丈量角的挑选

较大的丈量角,能够带来更高的Z标的目标分辩率,同时也会致使更大的盲区。以是须要按照现实名目环境停止衡量。

比方:5mm高物体,,盲区为4.2mm

四、现实利用

4.1 利用举例

须要已知以下信息:

  • 物体巨细(长、宽、高)

  • X,Y,Z标的目标精度请求

  • 扫描速率

  • 利用范例

  • 材质

举个例子,须要丈量的物体巨细为80*50*5(长*宽*高),X向精度0.3mm,Y向精度0.3mm,扫描速率为2m/s,那末须要的X向分辩率不高于0.1mm/pixel,Y向分辩率不高于0.1mm/pixel。

  • 相机挑选

须要挑选的像素点数不低于80/0.1=800;对应的行频不低于2000/0.1=20KHZ。

相性能到达的最大行频,取决于ROI有用地区的巨细、暴光时候和外表提取算法等。而ROI有用地区的巨细又取决于资料的厚度规模,暴光时候一局部取决于资料的材质(有的资料比方橡胶轮胎为玄色吸光的材质,在划一光源亮度环境下,须要的暴光时候要高一些)

2)镜头挑选

这个跟2D分歧。首要取决于现场装置的任务间隔,焦距越大任务间隔越远

3)搭接体例

如上所述,各有益弊,能够从标定的难易水平、检测精度、立体物体的材质等多个身分斟酌挑选哪一种体例

4.2 采图

当相机和激光角度牢固时,相机装置标的目标的差别会致使灰度极性的差别(即高度越高的物体,对应的灰度值越亮仍是越暗)。简略总结:相机本身装置是有标的目标的,若激光在相机的正标的目标的下面,则高度越高的物体,对应的灰度值越低;不然对应的灰度值越高。

基于此,若是想转变灰度极性,在不变动相机装置标的目标的环境下,能够经由过程设置ReverseY参数来变动。


4.3 标定

标定的目标:取得相机表里参数、和激光光立体的标的目标。进而能够计较出物体X和Z向的物理单元巨细。3D相机普通集成了现成的标定模块,以是标定起来比拟轻易,经常常利用的标定体例为:锯齿形标定板

经由过程在活动标的目标上挪动标定块,挪用相机本身的标定算法,来完成对3D相机的标定。

总结:激光三角丈量法,是视觉检测范畴已很是成熟的算法,今朝可利用在各个范畴完成视觉3d检测瑞科更是视觉检测范畴的佼佼者。