基于3D视觉传感阵列的表面点云数据获取方法和系统
专利汇可以提供基于3D视觉传感阵列的表面点云数据获取方法和系统专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且一种基于3D视觉传感阵列的表面点 云 数据获取方法及系统，对3D视觉传感设备进行标定，获得相邻3D视觉传感设备之间的RT矩阵；设定拍摄顺序，利用3D视觉传感设备拍摄左右图像，通过 相位 值建立左右图像中的点对匹配关系，获得左点云和右点云；应用一次ICP 算法 求解左点云和右点云之间的刚体变换矩阵；根据相位值建立的匹配关系对左点云和右点云中未能进行匹配的点云进行剔除并对剩余的点云进行融合得到一片完整的点云。本 发明 为进一步检测被测表面可能出现的凹槽、凸起、 变形 ，平面平整度等的详细信息提供数据分析依据，提升表面 缺陷 识别效率。，下面是基于3D视觉传感阵列的表面点云数据获取方法和系统专利的具体信息内容。
1.一种基于3D视觉传感阵列的表面点云数据获取方法，该方法基于多台3D视觉传感设备，且一台3D视觉传感设备上具有左相机和右相机，包括以下步骤：
对3D视觉传感设备进行标定，采用单目标定和双目标定，其中单目标定用于建立像素坐标系和世界坐标系之间的关系，保存单目标定参数，双目标定用于计算单台3D视觉传感设备中两个相机的相对位置，保存双目标定参数；
再进行陈列标定，计算相邻设备中两个相机的相对位置，获得相邻3D视觉传感设备之间的RT矩阵；
设定拍摄顺序，利用3D视觉传感设备拍摄左右图像，通过相位值建立左右图像中的点对匹配关系，获得左点云和右点云；
应用一次ICP算法求解左点云和右点云之间的刚体变换矩阵；
根据相位值建立的匹配关系对左点云和右点云中未能进行匹配的点云进行剔除并对剩余的点云进行融合得到一片完整的点云。
2.根据权利要求1所述的基于3D视觉传感阵列的表面点云数据获取方法，其特征在于，所述单目标定具体包括以下步骤：
选择之前在3D视觉传感器设备的左相机和右相机中采集到的标定板的图像，在单幅图像中，标定板需覆盖2/3的图像幅面，设定好左相机和右相机的内部拍摄参数；
多角度、多姿态拍摄20组以上的数据，拍摄的20组以上图像中，标定板累计覆盖至少
90％的图像幅面；
重复标定直到所有的标定误差在0.2以内；
保存结果，将标定的数据保存到指定路径中，导出经单目标定的RT矩阵，导出的RT矩阵表示标定过程中每一幅图像对应的相机的外参信息。
3.根据权利要求2所述的基于3D视觉传感阵列的表面点云数据获取方法，其特征在于，所述双目标定具体包括以下步骤：
选择之前在3D视觉传感器设备采集到的标定板的图像，让左相机和右相机同时采集20组以上的标定板数据，在单幅图像中，标定板需覆盖2/3的图像幅面；
载入之前单目标定的左相机和右相机的内部拍摄参数，完成单台3D视觉传感设备外部参数的计算；
重复标定直到所有误差位于0.2以内；
保存结果，将标定的数据保存到指定路径中，导出经双目标定的RT矩阵，导出RT矩阵表示标定过程中每一幅图像对应的相机的外参信息。
4.根据权利要求3所述的基于3D视觉传感阵列的表面点云数据获取方法，其特征在于，所述阵列标定具体包括以下步骤：
以每台3D视觉传感设备的左相机为参考系，将两台3D视觉传感设备的左相机分别当作一台3D视觉传感设备的左相机和右相机，使用双目标定方法完成标定操作；
使用两块同样规格的标定板，将标定板固定在一个支架上，保证两个标定板之间的相对位置固定不变，让相邻两台3D视觉传感设备的左相机能够分别拍摄到其中一个完整的标定板；
多角度，多姿态拍摄两块标定板，拍摄方式和单目标定、双目标定方式相同；
重复标定直到所有误差位于0.2以内；
用解方程和最优化方法求得相邻的3D视觉传感设备之间的RT矩阵。
5.一种基于3D视觉传感阵列的表面点云数据获取系统，其特征在于，包括：
3D视觉传感模块，包含有DLP数字光学投影、灰度相机、除尘高压气管接口、固定接口、相机USB接口、电源接口、DLP的USB接口，用于获取到工件表面点云数据信息；
控制模块，用于对3D视觉传感模块中灰度相机的参数的控制、传感阵列拍摄顺序的控制、主动防尘设置的控制、DLP的USB连接控制和DLP的外触发信号控制；
单双目标定模块，包含单目标定模块和双目标定模块，单目标定模块用于建立像素坐标系和世界坐标系之间的关系，双目标定用于计算单台设备中两个相机的相对位置；
阵列标定模块，用于依次计算相邻设备中两个相机的相对位置；
点云数据拼接模块，用于实现多台3D视觉传感模块采集的点云数据进行自动拼接。
6.根据权利要求5所述的基于3D视觉传感阵列的表面点云数据获取系统，其特征在于，所述3D视觉传感器模块的测量距离为0.8-1.0米，基线距离为400毫米，测量精度为30-50微米；
DLP数字光学投影，内置高分辨率DMD芯片，支持高速高精度复杂纹理的投影，支持内外触发，用于产生多组光栅条纹并将光栅条纹投影到工件表面；
灰度相机，用于获取工件表面灰度图像信息；
除尘高压气管接口，用于镜头除尘；
固定接口，用于将相关设备固定至其他支撑件如支架和机械臂；
相机USB接口，用于相机控制与图像数据输出；
电源接口，用于为各设备供电；
DLP的USB接口，用于实现DLP控制。
7.根据权利要求6所述的基于3D视觉传感阵列的表面点云数据获取系统，其特征在于，所述控制模块的具体控制为：
视觉相机参数的控制，首先选择相机序号，点击连接，设置曝光时间，伽马值相关参数值，曝光时间根据场景的明暗调整，在10000us-100000us之间，伽马值默认设置为1，增益区间为0-50，缓存数为25，传输时延设置为0；
传感阵列拍摄顺序的控制，通过调度不同组合相机数目的拍摄顺序，实现点云数据的快速拼接；
主动防尘设置的控制，控制高压气管接口的开合，向3D视觉传感模块吹送气体吹扫灰尘；
DLP的USB连接控制和DLP的外触发信号控制，用于对DLP设备的供电状态控制和对DLP的控制。
基于3D视觉传感阵列的表面点云数据获取方法和系统
技术领域
背景技术
发明内容
具体实施方式
首先通过控制模块检测DLP等接口是否处于连接状态，由于DLP本身的关系，目前单台PC在同一时间只能连接一台设备，否则会出现设备冲突的现象。控制板在打开与一台DLP的USB连接的同时，会自动关闭与其他设备的DLP的USB连接。在配置设备的DLP过程中，需要逐个打开DLP的USB连接，完成相关配置，并使其进入投影模式，配置完成后即可断开与DLP的USB连接。之后使用控制板触发DLP投射光栅，触发过程中无需保持和DLP的USB连接。所以USB连接DLP只存在于设备刚刚开启初始化的时候，一旦初始化配置完成，便无需进行二次配置。
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