采用线结构光传感器的圆形物体姿态测量方法

简介：
本研究提出了一种基于线结构光传感器的创新技术，专门用于精确测定圆形物体的姿态。通过优化算法和硬件配置，该方法能够高效、准确地获取并分析圆柱体或球形物在空间中的位置与角度信息，为工业自动化及机器人领域提供有力支持。 对零件上圆形特征的测量在工业制造中的质量控制和自动化加工方面至关重要。针对基于计算机视觉原理进行空间圆位姿测量适应性弱、鲁棒性不强的问题，研究提出了一种采用线结构光传感器的方法。通过分析图像上的椭圆与对应的空间圆之间的二次曲面方程转换关系，可以求得圆孔的法向矢量，这一过程需要借助一个虚拟锥面来构建中间曲面转换矩阵；随后利用该法向矢量和激光线上与圆周交点的三维坐标数据确定出圆孔平面，并通过共线方程计算得到圆心的位置及半径。 实验验证表明，在各种姿态下（线结构光传感器相对于空间圆的不同位置），当圆孔直径范围在2至4毫米之间时，法向矢量平均误差为0.3°、半径的平均误差为0.02毫米、中心坐标的平均误差同样为0.02毫米。对比实验显示，在测量一个直径为3.054毫米的标准圆形特征时，新方法的最大半径测量误差仅为0.04毫米，而传统方法的最大误差则达到了0.23毫米。 这表明该线结构光传感器的测量技术在各种场景下均能提供高精度的结果，并且具有广泛的工作环境适应性和较强的鲁棒性。