基于结构光切向扫描的表面工业视觉检测方法及系统与流程

本发明涉及工业视觉领域，特别是涉及一种基于结构光切向扫描的表面工业视觉检测方法及系统。

背景技术：

1、在工业生产中，对椭圆表面的精确测量和检测一直是一项具有挑战性的任务。传统的测量方法使用机械测量工具，比如卡尺或者测微计，但这些方法存在测量速度慢、操作繁琐、精度受限等问题。随着工业视觉技术的快速发展，基于图像处理和计算机视觉的检测方法受到越来越多的关注。目前，已经有一些基于工业视觉的椭圆表面检测方法，是通过采集椭圆的二维图像并进行图像处理，但是测量准确性较低。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种基于结构光切向扫描的表面工业视觉检测方法及系统，能够实现对曲面三维测量，能够提高测量准确性，能够应用于椭圆曲面。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、一种基于结构光切向扫描的表面工业视觉检测方法，包括：

4、向被测面发出结构光束且所述结构光束的主光轴与所述被测面上采样点的切向垂直，获取所述被测面上所述采样点的实际光学响应；

5、基于所述被测面的理论模型，模拟所述结构光束照射至所述被测面的所述采样点，并获取所述被测面上所述采样点的理论光学响应；

6、基于所述被测面的理论模型，根据所述被测面上各个所述采样点的所述实际光学响应与所述理论光学响应的差量，对所述被测面进行三维重构，得到所述被测面的三维图像。

7、可选地，向被测面发出结构光束包括：

8、根据所述被测面的理论模型获得所述被测面的所述采样点的切向量，根据所述切向量控制所述结构光束的方向，使所述结构光束的主光轴与所述被测面的所述采样点的切向垂直。

9、可选地，获取所述被测面上所述采样点的实际光学响应包括：

10、获取所述被测面的图像，根据所述图像中所述采样点对应的投影点，获得所述采样点的所述实际光学响应。

11、可选地，根据所述图像中所述采样点对应的投影点，获得所述采样点的所述实际光学响应包括：

12、根据所述被测面上点到成像面的投影关系，在所述图像中确定出所述采样点对应的投影点，以获得所述采样点的所述实际光学响应，所述被测面上点到成像面的投影关系根据所述被测面与所述成像面的相对位置获得。

13、可选地，还包括：

14、设置二维采样网格（u，v），以对所述被测面进行离散化, 其中根据所述被测面的理论模型，将网格点（ui，vi）对应于所述被测面上的采样点，i表示第i个网格点。

15、可选地，所述被测面为椭圆曲面；

16、所述被测面的理论模型包括所述被测面的参数化数学模型，所述参数化数学模型的参数包括a、b、c以及u、v，其中，a、b和c分别表示椭圆曲面在x轴上的主轴半径、在y轴上的主轴半径和在z轴上的主轴半径，u表示在圆周范围的角度，u的取值范围为[0，2π]，v表示在纬度范围的角度，v的取值范围为[-π/2，π/2]，根据所述被测面的参数化数学模型，对应（u，v）获得在所述被测面上对应采样点的位置（x，y，z）。

17、可选地，向被测面发出结构光束包括：

18、根据所述被测面的参数化数学模型，对应（u，v）获得在所述被测面上对应采样点的位置（x，y，z），根据在所述被测面上所述采样点的位置（x，y，z）计算获得所述被测面的所述采样点的法向量，根据所述法向量控制所述结构光束的方向，使所述结构光束的主光轴与所述被测面的所述采样点的切向垂直。

19、可选地，基于所述被测面的理论模型，根据所述被测面上各个所述采样点的所述实际光学响应与所述理论光学响应的差量，对所述被测面进行三维重构包括：

20、根据所述被测面上所述采样点的所述实际光学响应与所述理论光学响应的差量，获得所述被测面上所述采样点的面形差量，根据所述被测面上各个所述采样点的面形差量，对所述被测面的理论模型修正，对所述被测面进行三维重构。

21、一种基于结构光切向扫描的表面工业视觉检测系统，包括：

22、扫描组件，用于向被测面发出结构光束且所述结构光束的主光轴与所述被测面上采样点的切向垂直，并获取所述被测面上所述采样点的实际光学响应；

23、获取模块，用于基于所述被测面的理论模型，模拟所述结构光束照射至所述被测面的所述采样点，并获取所述被测面上所述采样点的理论光学响应；

24、检测模块，用于基于所述被测面的理论模型，根据所述被测面上各个所述采样点的所述实际光学响应与所述理论光学响应的差量，对所述被测面进行三维重构，得到所述被测面的三维图像。

25、可选地，所述扫描组件包括：

26、激光发生器，用于发出结构光束；

27、扫描镜，其二维朝向可控，用于控制所述结构光束的出射方向；

28、图像获取装置，用于获取所述被测面的图像。

29、由上述技术方案可知，本发明所提供的一种基于结构光切向扫描的表面工业视觉检测方法及系统，方法包括：向被测面发出结构光束且结构光束的主光轴与被测面上采样点的切向垂直，获取被测面上采样点的实际光学响应，基于被测面的理论模型，模拟结构光束照射至被测面的采样点，并获取被测面上采样点的理论光学响应，然后，基于被测面的理论模型，根据被测面上各个采样点的实际光学响应与理论光学响应的差量，对被测面进行三维重构，得到被测面的三维图像。

30、本发明的有益效果在于，以结构光束与采样点的切向垂直的方式照射至被测面来获取采样点的实际光学响应，并且基于被测面的理论模型通过模拟获取采样点的理论光学响应，根据实际光学响应与理论光学响应的差量对被测面进行三维重构，能够实现对为曲面形状的被测面三维测量，能够提高测量准确性，能够应用于椭圆曲面。

技术特征：

1.一种基于结构光切向扫描的表面工业视觉检测方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的基于结构光切向扫描的表面工业视觉检测方法，其特征在于，向被测面发出结构光束包括：

3.根据权利要求1所述的基于结构光切向扫描的表面工业视觉检测方法，其特征在于，获取所述被测面上所述采样点的实际光学响应包括：

4.根据权利要求3所述的基于结构光切向扫描的表面工业视觉检测方法，其特征在于，根据所述图像中所述采样点对应的投影点，获得所述采样点的所述实际光学响应包括：

5.根据权利要求1所述的基于结构光切向扫描的表面工业视觉检测方法，其特征在于，还包括：

6.根据权利要求1所述的基于结构光切向扫描的表面工业视觉检测方法，其特征在于，所述被测面为椭圆曲面；

7.根据权利要求6所述的基于结构光切向扫描的表面工业视觉检测方法，其特征在于，向被测面发出结构光束包括：

8.根据权利要求1所述的基于结构光切向扫描的表面工业视觉检测方法，其特征在于，基于所述被测面的理论模型，根据所述被测面上各个所述采样点的所述实际光学响应与所述理论光学响应的差量，对所述被测面进行三维重构包括：

9.一种基于结构光切向扫描的表面工业视觉检测系统，其特征在于，包括：

10.根据权利要求9所述的基于结构光切向扫描的表面工业视觉检测系统，其特征在于，所述扫描组件包括：

技术总结
本发明公开了一种基于结构光切向扫描的表面工业视觉检测方法及系统，涉及工业视觉领域，用于解决传统方法测量准确性低的问题，方法包括：向被测面发出结构光束且结构光束的主光轴与被测面上采样点的切向垂直，获取被测面上采样点的实际光学响应，基于被测面的理论模型，模拟结构光束照射至被测面的采样点并获取被测面上采样点的理论光学响应，然后基于被测面的理论模型，根据被测面上各个采样点的实际光学响应与理论光学响应的差量，对被测面进行三维重构，得到被测面的三维图像。本发明能够实现对为曲面形状的被测面三维测量，能够提高测量准确性。

技术研发人员：李腾,李广磊,崔翔,李传彬
受保护的技术使用者：山东捷瑞信息技术产业研究院有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15