视觉检测全链路技术汇总
第一阶段:空间坐标系的构建(标定篇)
在测量之前,必须定义"尺子"和"基准"。
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相机标定(Camera Calibration):解决像素到光线的映射。通过张氏标定法获取内参 A 和畸变系数,消除透镜"外方内圆"的畸变。
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激光面标定(Laser Plane Calibration):确定激光在相机坐标系里的位置。利用拟合算法求解平面方程 Ax+By+Cz+D=0。
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手眼标定(Hand-Eye Calibration):解决"看"与"动"的关系。将相机坐标系统一到机械手或滑台的运动坐标系中,实现跨工位的全局测量。
第二阶段:从图像到几何(重构篇)
将 2D 图像中的光条变成 3D 空间中的点。
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亚像素中心提取(Steger/重心法):在图像中寻找激光条纹的"灵魂"。Steger 算法通过 Hessian 矩阵在法线方向寻找极值,精度可达 0.1 像素。
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三角测量与空间计算(Triangulation):利用相机射线与激光平面的交点,将 (u, v) 像素坐标反求为 (X, Y, Z) 物理坐标。
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三维重构(Reconstruction):结合编码器位移,将一行行的激光线累加成一张完整物体表面的点云图。
第三阶段:数字孪生的对齐(配准篇)
将扫描的点云移动到理论模型(CAD)的位置,以便对比。
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全局初始配准(SAC-IA + FPFH):
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FPFH 是点云的"几何指纹",描述局部形状。
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SAC-IA 类似 RANSAC,通过特征匹配实现大尺度的位姿找正,解决"端子放歪了"的问题。
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精细配准(Point-to-Plane ICP):在粗对齐基础上,利用点到面的距离最小化进行微调,压榨出 \\pm 0.05mm 级别的对齐精度。
第四阶段:缺陷与公差判定(检测篇)
这是逻辑输出阶段,决定 OK 或 NG。
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形变检测(Deviation Analysis):计算配准后的点云到 CAD 模型表面的最短距离。若 \\text{Max Distance} \> 0.15mm,判定为 NG。
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3D 高度转换 2D 图像(Height Map):将 Z 轴高度映射为像素灰度,生成"高度图"。
- 优点:可以利用成熟的 2D 算法(如 OpenCV)处理 3D 问题。
第五阶段:二维辅助与数字化(视觉算法篇)
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传统算法(Blob/拟合):在高度图或灰度图上进行孔径测量、毛刺提取、有无检测。
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深度学习 OCR(CRNN + CTC):识别零件表面的 SN 码。CNN 提特征,RNN 提序列,CTC 解决对齐,实现身份绑定。
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二维码识别:通过纠错算法和仿射变换,在金属高反光表面稳健读码。