线结构光传感器测量圆位姿方法：高精度与强鲁棒性

"该文介绍了一种基于线结构光传感器的圆位姿测量方法，旨在解决计算机视觉原理在测量空间圆位姿时适应性差、鲁棒性不足的问题。通过分析图像上椭圆和空间圆对应的二次曲面方程关系，计算出圆孔的法向矢量，利用虚拟锥面构建转换矩阵。结合法向矢量和激光线与圆周交点的三维坐标数据，可以确定圆孔的平面，进一步得到孔心坐标和半径。实验结果显示，该方法在不同姿态下，对2~4mm范围内的圆孔测量，法向矢量平均误差为0.3°，半径平均误差为0.02mm，孔心坐标平均误差为0.02mm。与传统方法对比，该方法在测量3.054mm半径的圆孔时，最大误差为0.04mm，优于旧方法，显示出高精度和广泛的工作环境适应性以及较强的鲁棒性。" 本文详细探讨了在工业制造中对零件圆形特征测量的重要性，尤其是针对基于计算机视觉的测量方法存在的问题，如适应性和鲁棒性不足。作者提出了一种创新的测量方法，该方法基于线结构光传感器，能够更有效地测量空间圆位姿。首先，通过图像处理技术，从椭圆图像中提取信息，建立与空间圆对应的二次曲面方程转换关系。接着，利用虚拟锥面构建中间曲面转换矩阵，以求得圆孔的法向矢量。然后，结合法向矢量和激光线与圆周的交点坐标，构建圆孔平面，应用共线方程确定圆孔的中心位置和半径。 实验验证了该方法的优越性。在各种姿态下，对2至4毫米直径的圆孔进行测量，其法向矢量、半径和孔心坐标的平均误差分别保持在0.3°、0.02mm和0.02mm的低水平，表现出高精度。在与传统方法的对比实验中，对于一个半径为3.054mm的圆孔，新方法的最大误差仅为0.04mm，远优于旧方法的0.23mm极值，这充分证明了新方法的高精度和鲁棒性。 此外，该方法不仅适用于多种场景，而且在不同的工作环境中都能保持稳定性能，具有广泛的适用性。这一研究为工业制造中的质量控制和自动化加工提供了更为可靠和精确的圆形特征测量手段，对于提升产品质量和生产效率具有重要意义。