RU2708940C1 - Способ измерения трехмерной геометрии выпуклых и протяженных объектов - Google Patents
Способ измерения трехмерной геометрии выпуклых и протяженных объектов Download PDFInfo
- Publication number
- RU2708940C1 RU2708940C1 RU2019101273A RU2019101273A RU2708940C1 RU 2708940 C1 RU2708940 C1 RU 2708940C1 RU 2019101273 A RU2019101273 A RU 2019101273A RU 2019101273 A RU2019101273 A RU 2019101273A RU 2708940 C1 RU2708940 C1 RU 2708940C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- measured
- convex
- markers
- dimensional
- video cameras
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
- G01B11/24—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
Abstract
Изобретение относится к бесконтактным методам получения больших объемов информации для создания детальных трехмерных цифровых и графических моделей как отдельных сложнопрофильных изделий, так и трехмерных моделей объемных конструкций на разных этапах их изготовления. Способ бесконтактного измерения трехмерной геометрии выпуклых и протяженных объектов включает в себя определение координат точек связанных между собой поверхностей измеряемого объекта с помощью двух видеокамер и определение взаимного расположения измеренных поверхностей, не видимых одновременно с одного ракурса установки видеокамер, с помощью нескольких маркеров (не менее 3 штук), видимых одновременно с тех же ракурсов, что и измеренные поверхности объекта. При этом маркеры на поверхности измеряемого объекта формируют дистанционно с помощью одного или нескольких источников излучения на пересечении поверхностей, которые затруднительно измерить одновременно с одного ракурса видеокамер. Технический результат - повышение точности измерений и возможность измерения полной трехмерной геометрии выпуклых и протяженных объектов оптическим способом. 1 ил.
Description
Изобретение относится к бесконтактным методам получения больших объемов информации для создания детальных трехмерных цифровых и графических моделей как отдельных сложнопрофильных изделий, так и трехмерных моделей объемных конструкций на разных этапах их изготовления.
Известны способы видеограмметрического контроля размеров и форм поверхностей, заключающиеся в измерении положения облака точек с помощью двух видеокамер (Сердюков В.М. Фотограмметрия в промышленности и в гражданском строительстве. М.: Недра, 1977). Недостатками такого метода являются низкая производительность и необходимость получения довольно большого количества снимков.
Известен способ измерения геометрических параметров поверхностей сложнопрофилированных объектов и устройство для его осуществления (патент РФ №2243503, G01B 11/24, 2001 г.). Способ включает направление на контролируемую поверхность узкого лазерного луча, прием с другого углового направления отраженного лазерного луча на интегральную многоэлементную фотолинейку, обработку видеосигнала, по которому определяют дальность до каждой точки контролируемой поверхности по оси Z, перемещение контролируемого объекта по оси X и/или Y, одновременную автоматическую фиксацию координат каждой точки контролируемой поверхности в памяти ПЭВМ для определения фактического профиля контролируемой поверхности. Кроме того, дополнительно осуществляют прием луча, прошедшего через контролируемую поверхность, фиксируют координаты точек начала и конца сквозного прохода луча, соответствующие кромке контролируемой поверхности или кромке отверстия на ней в памяти компьютера для определения координат точек на контролируемой поверхности.
Недостатком такого способа является невозможность измерять форму поверхности больших объектов.
Известен способ оптического измерения формы поверхности (патент РФ №2448323, G01B 11/24, 2010 г.). Способ включает проецирование на измеряемую поверхность набора изображений с заданной структурой светового потока, регистрацию набора, соответствующих изображений поверхности при ее наблюдении под углом, отличным от угла проецирования набора изображений, и определение формы измеряемой поверхности по зарегистрированным изображениям. Предварительно определяют переотражающие участки измеряемой поверхности, при освещении которых под углом проецирования набора изображений возникает паразитная засветка других участков измеряемой поверхности. Переотражающие участки при проецировании набора изображений затеняют и определяют форму освещенных участков. Затем, проецируя набор изображений с заданной структурой светового потока на ранее затененные переотражающие участки, определяют форму поверхности на переотражающих участках.
Данным способом невозможно контролировать размеры поверхностей, кроме того, для реализации данного метода в производственных условиях требуются определенные условия по освещенности, что не всегда возможно.
Известен способ автоматизированного измерения с использованием модели внешней среды в стереотелевизионной системе технического зрения (патент РФ №2148794, G01C 11/26, 1997 г.). Способ автоматизированного измерения объектов внешней среды с использованием ее геометрической трехмерной модели в стереотелевизионной системе технического зрения, заключающийся в получении стереопары в виде левого и правого оцифрованных изображений с помощью двух телекамер, образующих стереосистему, сопряженную с ПЭВМ, фрагментации левого изображения, выделении на фрагменте одной из интересующих точек поверхности объекта, выделении фрагмента правого изображения в соответствии с расчетным диапазоном параллаксов, выделении на фрагменте правого изображения группы отождествляемых элементов, поиске корреспондирующей пары упомянутой точки на множестве элементов группы, вычислении параллакса корреспондирующей пары, вычислении пространственных координат этой точки и построении модели объекта по вычисленным координатам точек его поверхности, после построения модели объекта выбирают требуемый ракурс осмотра модели объекта, подводят курсор к модели объекта, вычисляют по уравнению поверхности и двумерным координатам курсора трехмерные координаты точки поверхности, вычисляют двумерные координаты этой точки на плоскости визуализируемого изображения, одного из указанной стереопары, и отображают точку с двумерными координатами на выведенном на экран монитора изображении, при этом отображение точки устанавливается на интересующее оператора место на изображении объекта, считывают трехмерные координаты точки поверхности наблюдаемого объекта.
Данный способ не дает возможности измерять и контролировать форму измеряемого объекта без участия оператора.
Наиболее близким является способ фотограмметрического измерения размеров и контроля формы тела, ограниченного набором связанных между собой поверхностей (патент РФ №2522809, G01B 11/24, 2013 г.). Способ заключается в определении координат набора точек нескольких поверхностей с помощью двух видеокамер и определении взаимного расположения поверхностей, не видимых одновременно с одного ракурса установки видеокамер, с помощью нескольких точечных маркеров, закрепленных на периферии, видимых одновременно с тех же ракурсов, что и поверхности измеряемого объекта.
Недостатком данного способа является необходимость размещения маркеров на поверхности измеряемого объекта или его периферии, причем пространственное положение этих маркеров определяется при измерении поверхностей с различных сторон, что неизбежно вносит дополнительные погрешности.
Задачей изобретения является повышение точности измерений и возможность измерения полной трехмерной геометрии выпуклых и протяженных объектов оптическим способом.
Поставленная задача решается тем, что в способе бесконтактного измерения трехмерной геометрии выпуклых и протяженных объектов, включающем в себя определение координат точек связанных между собой поверхностей измеряемого объекта с помощью двух видеокамер и определение взаимного расположения измеренных поверхностей, не видимых одновременно с одного ракурса установки видеокамер, с помощью нескольких маркеров (не менее 3 штук), видимых одновременно с тех же ракурсов, что и измеренные поверхности объекта, при этом маркеры на поверхности измеряемого объекта формируют дистанционно с помощью одного или нескольких источников излучения, согласно изобретению, маркеры формируют на пересечении поверхностей, которые затруднительно измерить одновременно с одного ракурса видеокамер.
Предлагаемое изобретение позволяет связать между собой различные измеренные фрагменты с точностью, ограниченной используемой оптической системой. При этом измерения этих же фрагментов или их других участков могут повторяться для накопления большого объема измерений и увеличения точности за счет осреднения. С другой стороны, предлагаемая процедура измерения может быть применена для измерения другого фрагмента поверхности, граничащего с одним из измеренных фрагментов. В результате измеренный сектор поверхности будет увеличен. Данный подход позволяет последовательно измерить всю поверхность измеряемого объекта. Таким образом, технический результат предлагаемого изобретения: повышение точности измерений и возможность измерения полной трехмерной геометрии выпуклых и протяженных объектов оптическим способом.
Устройство, реализующее предлагаемый способ представлено на фиг. 1. Устройство состоит из двух измерительных видеокамер 1 и 2, положение которых друг относительно друга не изменяется в процессе измерения и источник излучения 3, формирующий световые маркеры 7 на поверхности измеряемого объекта.
Предлагаемый способ заключается в следующем. Поверхность измеряемого объекта «разбивают» на фрагменты 4 и 5, которые затруднительно измерить одновременно с одного ракурса видеокамер 1 и. 2. Причем существует участок поверхности 6, который одновременно является частью фрагментов поверхности 4 и 5, так как виден обеим видеокамерам, как с ракурса измерения фрагмента поверхности 4, так и с ракурса измерения фрагмента поверхности 5. На участке поверхности 6 с помощью источника излучения 3 формируют световые маркеры, которые остаются неподвижными в процессе измерения фрагментов поверхностей 4 и 5. С помощью двух измерительных видеокамер 1 и 2, установленных в положении, из которого виден фрагмент поверхности
4, определяют координаты точек на фрагменте поверхности 4 и точечных маркеров 7 в системе координат А, связанной с положением измерительных видеокамер 1 и 2. Затем видеокамеры 1 и 2 устанавливают в положение, из которого виден фрагмент поверхности
5, и снова определяют координаты точек фрагмента поверхности 5 и световых маркеров 7 в системе координат Б, связанной с новым положением измерительных видеокамер.
Координаты световых маркеров 7 в системах, координат А и Б позволяют связать между собой эти координатные системы и рассчитать трехмерную геометрию фрагментов поверхности 4 и 5 и их взаимное положение в любой удобной системе координат.
Технический результат - повышение точности измерений и возможность измерения полной трехмерной геометрии выпуклых и протяженных объектов оптическим способом.
Claims (1)
- Способ бесконтактного измерения трехмерной геометрии выпуклых и протяженных объектов, включающий в себя определение координат точек связанных между собой поверхностей измеряемого объекта с помощью двух видеокамер и определение взаимного расположения измеренных поверхностей, не видимых одновременно с одного ракурса установки видеокамер, с помощью нескольких маркеров (не менее 3 штук), видимых одновременно с тех же ракурсов, что и измеренные поверхности объекта, при этом маркеры на поверхности измеряемого объекта формируют дистанционно с помощью одного или нескольких источников излучения, отличающийся тем, что маркеры формируют на пересечении поверхностей, которые затруднительно измерить одновременно с одного ракурса видеокамер.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019101273A RU2708940C1 (ru) | 2019-01-15 | 2019-01-15 | Способ измерения трехмерной геометрии выпуклых и протяженных объектов |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019101273A RU2708940C1 (ru) | 2019-01-15 | 2019-01-15 | Способ измерения трехмерной геометрии выпуклых и протяженных объектов |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2708940C1 true RU2708940C1 (ru) | 2019-12-12 |
Family
ID=69006807
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2019101273A RU2708940C1 (ru) | 2019-01-15 | 2019-01-15 | Способ измерения трехмерной геометрии выпуклых и протяженных объектов |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2708940C1 (ru) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2749654C1 (ru) * | 2020-10-28 | 2021-06-16 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный аэрогидродинамический институт имени профессора Н.Е. Жуковского" (ФГУП "ЦАГИ") | Способ измерений координат точек объекта в пространстве |
RU216036U1 (ru) * | 2022-05-12 | 2023-01-13 | Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Федеральный исследовательский центр угля и углехимии Сибирского отделения Российской академии наук" | Устройство для измерения объема сыпучего материала разной фракции |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU67706U1 (ru) * | 2007-06-15 | 2007-10-27 | Александр Васильевич Кононов | Установка автоматического бесконтактного определения геометрических параметров движущихся объектов |
RU2522809C1 (ru) * | 2013-02-21 | 2014-07-20 | Российская Федерация в лице Министерства промышленности и торговли РФ | Способ фотограмметрического измерения размеров и контроля формы тела, ограниченного набором связанных между собой поверхностей |
RU2551396C1 (ru) * | 2013-11-06 | 2015-05-20 | Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) | Способ бесконтактных измерений геометрических параметров объекта в пространстве и устройство для его осуществления |
EP2313737B1 (en) * | 2008-08-06 | 2018-11-14 | Creaform Inc. | System for adaptive three-dimensional scanning of surface characteristics |
-
2019
- 2019-01-15 RU RU2019101273A patent/RU2708940C1/ru active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU67706U1 (ru) * | 2007-06-15 | 2007-10-27 | Александр Васильевич Кононов | Установка автоматического бесконтактного определения геометрических параметров движущихся объектов |
EP2313737B1 (en) * | 2008-08-06 | 2018-11-14 | Creaform Inc. | System for adaptive three-dimensional scanning of surface characteristics |
RU2522809C1 (ru) * | 2013-02-21 | 2014-07-20 | Российская Федерация в лице Министерства промышленности и торговли РФ | Способ фотограмметрического измерения размеров и контроля формы тела, ограниченного набором связанных между собой поверхностей |
RU2551396C1 (ru) * | 2013-11-06 | 2015-05-20 | Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) | Способ бесконтактных измерений геометрических параметров объекта в пространстве и устройство для его осуществления |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2749654C1 (ru) * | 2020-10-28 | 2021-06-16 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный аэрогидродинамический институт имени профессора Н.Е. Жуковского" (ФГУП "ЦАГИ") | Способ измерений координат точек объекта в пространстве |
RU216036U1 (ru) * | 2022-05-12 | 2023-01-13 | Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Федеральный исследовательский центр угля и углехимии Сибирского отделения Российской академии наук" | Устройство для измерения объема сыпучего материала разной фракции |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US9342890B2 (en) | Registering of a scene disintegrating into clusters with visualized clusters | |
CN108802043B (zh) | 隧道检测装置、检测***及隧道病害信息提取方法 | |
Murphy et al. | Historic building information modelling (HBIM) | |
US9207069B2 (en) | Device for generating a three-dimensional model based on point cloud data | |
US9279662B2 (en) | Laser scanner | |
JP5334835B2 (ja) | 反射面の形状測定方法及びシステム | |
US9869755B2 (en) | Laser scanner and method of registering a scene | |
CN101901501B (zh) | 一种生成激光彩色云图的方法 | |
US9989353B2 (en) | Registering of a scene disintegrating into clusters with position tracking | |
CN109764858B (zh) | 一种基于单目相机的摄影测量方法及*** | |
EP2618175A1 (de) | Lasertracker mit Funktionalität zur graphischen Zielbereitstellung | |
WO2014074003A1 (ru) | Способ контроля линейных размеров трехмерных объектов | |
CN105115560A (zh) | 一种船舱舱容的非接触测量方法 | |
JP4743771B2 (ja) | 断面データ取得方法、システム、及び断面検査方法 | |
WO2022078442A1 (zh) | 一种基于光扫描和智能视觉融合的3d信息采集方法 | |
US11692812B2 (en) | System and method for measuring three-dimensional coordinates | |
JP2007147522A (ja) | 写真計測方法及び写真計測プログラム | |
CN106441234B (zh) | 一种3d机器视觉空间检测标定方法 | |
WO2016040271A1 (en) | Method for optically measuring three-dimensional coordinates and controlling a three-dimensional measuring device | |
RU2708940C1 (ru) | Способ измерения трехмерной геометрии выпуклых и протяженных объектов | |
US11727635B2 (en) | Hybrid photogrammetry | |
RU2522809C1 (ru) | Способ фотограмметрического измерения размеров и контроля формы тела, ограниченного набором связанных между собой поверхностей | |
US9245346B2 (en) | Registering of a scene disintegrating into clusters with pairs of scans | |
JP2572286B2 (ja) | 3次元形状寸法計測装置 | |
CN107835931B (zh) | 监测三维实体的线性尺寸的方法 |