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焊接机器人无示教模式焊件的双目三维精密测量

时间：2017-07-21 来源：机器人在线阅读：7340 原创

随着计算机视觉理论和数字投影技术的迅速提升，光栅式双目三维视觉扫描在三维视觉测量中占据了重要的地位。光栅式双目三维视觉扫描仪是利用投影仪生成一系列光栅，依次投影到被测物体的表面，摄像机拍摄到光栅打在物体表面图像，通过格雷码和相移法可以解出相位，进而复原出连续的相位分布，再利用复原出的相位值找到左右相机中的对应点，最后利用视差原理重构被测工件。

焊接机器人无示教模式双目视觉基本原理

经典光栅投影法原理

光栅投影法属于主动视觉技术，相比较其他被动视觉技术，速度更快，精度更高，更适合应用在机器人焊接视觉识别领域。原理是采用白色光栅，将白色光栅投影到工件上，由于工件表面的高度和凹凸的改变，光栅条纹会产生形变，摄像机拍摄产生形变的光栅条纹图像，然后根据拍摄图像中条纹像素的灰度值变化和相位与高度之间的关系，可解出被测物体在摄像机坐标系下的空间坐标。

如图2.6所示，反映了光栅条纹投影到被测工件上的情况，图中工件被放置在水平工作面R上，

为摄像机镜头光心，

为投影仪镜头光心，P为被测工件上的任意点，P点在水平工作面R上的投影为P'。l为

到面R的距离，h为线段PP'的高度，d为

到

的距离。

如果工件不存在，光束投射在工作面上的B 、点，用摄像机拍摄此时的图像。加入工件后光束

从B点移动到了A点。所以，由两幅图像中光栅的变化可以计算出工件的高度信息，即线段AB的长度和工件的高度h存在映射关系。据此，通过摄像机拍摄的工件照片就能计算工件的高度信息，如果投影仪从不同方向投射到工件表面，工件在这些方向上的高度也能计算出，工件完整的三维形貌即可被恢复。

若要求得AB线段的长度，必须知道投射光栅的数学模型，一般使投影仪都投射矩形或者正弦光栅。以矩形光栅为例，设光栅周期为

(m，n)为P点(x，y)户在摄像机相平面上的坐标。工件不存在时，拍摄的矩形光栅图像的均匀灰度函数可以表示为:

但是为了保证此关系的成立，必须满足以下几个条件:投影仪的光轴要与参考面垂直:摄像机镜头光心与投影仪镜头光心的连线要平行于工作面;投影仪的光轴与摄像机镜头的光轴相交在参考面上。即使满足了上述条件，d、l测量也困难。这些约束使得经典光栅投影法在应用上有很大的局限性。在实际操作中，为了让这些约束条件成立，操作复杂，不能很好的保证精度。

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