复杂现场条件大型构件表面三维形貌动态视觉测量研究

大型机械构件是国家重大装备的关键核心部件，在线实时测量构件表面三维变形情况并反馈指导加工，可显著提高加工效率及加工质量，对保证国家重大装备的研制与生产具有重要意义。本项目围绕复杂现场环境大型构件表面三维形貌动态视觉测量，从理论方法、关键技术与系统装置等方面开展深入研究，主要研究内容为：将光栅式双目视觉传感器与宽视场摄像机相结合，基于双目视觉原理和以靶标为中介的测量模式，建立复杂现场环境大型构件表面三维形貌动态视觉测量模型；深入分析复杂现场环境大型构件光谱学特性，提出满足复杂现场环境视觉图像特征清晰成像及快速识别与定位的装置及方法；提出基于多一维靶标的大视场多视觉传感器现场全局标定方法，无运动约束，操作简单且效率高；建立测量系统样机，对其各项性能指标进行实验验证和评价。本项目将突破制约复杂现场环境大型构件表面三维形貌动态视觉测量的关键瓶颈问题，进一步推动视觉技术的广泛应用和快速发展。

大型机械构件是国家重大装备的关键核心部件，对实现我国国民经济发展和国防现代化建设具有重要作用。在大型构件的加工制造过程中，在线实时测量构件表面三维变形情况并反馈指导加工，可显著提高构件的加工效率及加工质量。因此，研究复杂现场环境大型构件表面三维形貌动态视觉测量方法对保证国家重大装备的顺利研制和生产具有重要意义，是目前亟待解决的重要关键技术。.本项目围绕复杂现场环境大型构件表面三维形貌动态视觉测量，从理论方法、关键技术与系统装置等方面开展深入研究，主要研究内容为：.1. 将全景相机与光栅立体视觉传感器结合在一起，提出了一种新颖的，适合在强震动环境下工作的大型机械构件表面动态三维视觉测量方法，建立了测量系统数学模型。.2. 提出了基于多尺度图像分析的激光光条和激光光点快速高精度定位方法，可实现不同宽度或强曝光条件下激光光条和激光光点的快速高精度定位，解决了复杂现场环境下图像特征提取难题。.3. 针对复杂光线、空间跨度大或受限、生产现场节奏快等复杂现场问题，研究了系列的视觉传感器现场标定方法，包括复杂光线下线结构光视觉传感器标定方法、基于多平面靶标的大视场摄像机标定方法、基于激光测距仪的无共同视场多视觉传感器全局校准方法等多种方法。这些标定方法的提出解决了现有标定方法在复杂工业现场应用中的局限性。.4. 搭建了物体表面三维形貌动态视觉测量系统原理样机，进行了验证和实验，实验结果验证了系统原理样机的有效性。实验证明，在5m*5m*5m的测量系统最大范围内，系统样机可以达到0.14 mm的测量精度.本项目研究期间共发表文章17篇，其中SCI检索10篇，EI检索6篇；共申请专利6项，已授权2项；培养博士研究生2名，硕士研究生7人(已毕业5人)。