网格结构光视觉位姿测量系统设计

作者：付鲁华; 冯菲; 王鹏; 孙长库

来源：激光与光电子学进展, 2022, 1-14.

• 单目视觉
• 网格结构光
• 三维测量
• 位姿测量
• 点云配准

针对位姿测量系统会增加被测物重量的问题，设计了网格结构光的视觉位姿测量系统。提出了一种基于二维平面靶标的网格结构光标定算法，利用靶标和结构光的共面性，同时标定网格结构光和相机，实现被测物表面三维点云的获取。为了验证网格结构光点云测量精度，进行了结构光标定实验以及点云精度验证实验，结果表明点云精度在0.04mm以上。研究了点云配准的位姿测量算法。采用SAC-IA算法对测量点云与参考点云进行粗配准，为后续点云精配准提供较好的初始位置。采用改进的ICP算法进行点云精配准，引入RANSAC和法向量阈值过滤匹配点，以点到面的距离为误差函数，实现位姿测量。进行了点云配准算法对比实验和位姿测量实验，实验结果证明被测物发生旋转运动时，该系统的最大误差不超过0.25°，平移运动时，最大误差不超过0.35mm。

• 单位
  精密测试技术及仪器国家重点实验室; 光电控制技术重点实验室; 中航工业洛阳电光设备研究所