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加工中心工件在機三維檢測系統(tǒng)的光平面標定
閱讀：53 發(fā)布時間：2020-8-12文章預覽：
在當前制造加工領(lǐng)域，對工件實現(xiàn)在機三維檢測是及時發(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。作為非接觸檢測的代表技術(shù)，線結(jié)構(gòu)光三維視覺具有成本低、實時性強、激光圖像易于提取、測量的信息量大等優(yōu)點線結(jié)構(gòu)光視覺傳感器主要由攝像機和線激光投射器構(gòu)成，根據(jù)攝像機和激光器之間的相對位置關(guān)系，由激光三角法原理獲取被測工件的三維形面信息。
線結(jié)構(gòu)光視覺傳感器的參數(shù)標定包括兩部分，分別為攝像機參數(shù)的標定和光平面方程的標定。攝像機標定的研究開展較早，方法繁多且較為成熟[4 n而關(guān)于光平面方程的標定，主要有拉絲標定法[5]和齒形靶標定法W、徐光佑等和Huynhm先后分別提出的基于交比不變性的標定方法，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輔助標定，過程繁瑣，不適合現(xiàn)場標定。，為此一些學者提出了基于平面靶標的光平面標定方法心12]，盡管這些方法適合現(xiàn)場標定，但在光平面參數(shù)求解的過程中會涉及到多次攝像機外參數(shù)求解，增加了標定的復雜度。為方便、快速地得到光平面參數(shù)，韓建棟等™提出了_種光平面快速標定方法，該方法將三點透視模型( P3P) [14]引入標定過程，擴寬了線結(jié)構(gòu)光的應用領(lǐng)域。洪磊等[15]通過計算成像平面與靶標平面之間的單應性矩陣，實現(xiàn)了光平面方程的標定。陳天飛等™提出了基于共面靶標的線結(jié)構(gòu)光傳感器光平面標定方法。鄺泳聰?shù)?sup>[17]基于線紋尺通過設計平面耙標特征點的提取算法和建立亞像素物象索引表，實現(xiàn)了線結(jié)構(gòu)光傳感器的直接標定。解則曉等™針對結(jié)構(gòu)光自掃描測量系統(tǒng)參數(shù)標定問題，提出了基于共面法的高精度標定方法，通過獲取共面光條中心點求解光平面方程。
在實際的加工周期中，為實現(xiàn)工件快速的形面檢測和實時的加工質(zhì)量反饋，減少與參數(shù)標定等相關(guān)的加工輔助時間，需要線結(jié)構(gòu)光傳感器在保證標定和檢測精度的同時，標定過程具有靈活性和效率高的特點。
因此文中在總結(jié)歸納以上光平面標定方法的基礎上，結(jié)合實際的加工檢測需求，基于同心圓平面靶標，提出了將三點透視模型與交比不變原理相結(jié)合，在加工中心下實現(xiàn)光平面參數(shù)的標定方法。該方法適用于加工現(xiàn)場空間小的區(qū)域標定，靈活方便，實時性強。
加工中心工件在機三維檢測系統(tǒng)示意如圖1所示，其中非接觸檢測部分主要由線結(jié)構(gòu)光傳感器構(gòu)成，實現(xiàn)對工件在粗加工及半精加工階段的在機檢測。
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結(jié)束語：
為縮短加工中心工件的在機檢測時間，提高線結(jié)構(gòu)光傳感器標定的效率和靈活性，文中基于同心圓平面靶標，將三點透視模型與交比不變原理相結(jié)合，實現(xiàn)了線結(jié)構(gòu)光平面參數(shù)模型的簡易標定，通過實驗分析并驗證了該方法的可行性。該標定方法操作過程靈活方便、標定算法簡單，滿足了工件加工后在機檢測的現(xiàn)場快速標定需要。文中旨在保證粗加工及半精加工等工序中的檢測精度同時，力求解決實際檢測過程中線結(jié)構(gòu)傳感器標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)光傳感器檢測精度的誤差，尚需進一步研究。