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激光三维扫描立体视觉实验系统

  三维重构的方法有很多种,被人们所熟知的有激光三角法、多视角立体视觉、双目立体视觉、焦深法、立体光学法和时间飞行法等。每种方法各有优缺点,也有各自适应的场合。其中激光三角法以其原理成熟、结构简单的特点,成为应用最为广泛的方法之一。 


 3D重构方法

硬件要求

适用的物体尺寸

输出结果

 激光三角法

相机、激光器、运动机构、标定物

物体大小满足运动机构要求

3D模型,X、Y、Z方向图像,或者视差图

 多视角立体视觉

多相机、标定物

约>10cm

3D模型或者X、Y、Z坐标

 双目立体视觉

双相机、标定物

约>10cm

X、Y、Z坐标,视差图或者Z方向图像

 焦深法

远心相机、能到达各个聚焦位置的硬件移动机构

约<2cm

Z方向图像

 立体光学法

远心相机、至少三个平行照明光源

受限于远心镜头视场

Z方向图像

时间飞行法

3D传感器

将近30cm-5m

X、Y、Z方向图像


激光三角法的核心思路是激光器投下一根细而亮度均匀的激光条,产生一个激光面。相机与激光器形成一定夹角,通过标定建立激光面与相机图像坐标之间的相互转换关系。当物体经过这个激光面时,激光条将会产生相应的形变。拍摄求取形变激光条上的世界坐标,即可等同于求取物体表面的世界坐标。当整个物体匀速通过激光面,就可得到物体表面的Zw、Yw坐标,而表面的Xw可通过运动速度、运动精度以及相机的采集速度来保证。

学习者通过该实验系统可深入浅出地了解到激光三角法的3D重构原理,以及熟悉3D重构或3D测量的操作流程。



系统特点

  • 平台运动速度分手动/自动两种模式调整,模拟实际生产流水线的不同速度
  • 提供三种不同价位、不同模式的解决方案
  • 软件界面友好,支持二次开发,可实现功能扩展


系统组成

 

序号

主要组件名称

数量

1

平移实验平台

1

2

面阵相机

1

3

百万像素镜头

1

4

激光器

1

5

标定板

1

6

可见红光带通滤镜

1

7

编码器

1

8

磁性传感器

1

9

IO卡

1

10

报警灯

1

11

HALCON软件开发版

1

12

《机器视觉算法与应用(双语版)》

1

规格参数

项目

参数

项目

参数

平移实验台面尺寸mm

600×400×200

光谱

黑白

方形托盘尺寸

300×250 mm

相机接口

USB3.0

支架高度

700 mm

相机速度

210fps

平台材料

金属

相机传感器

1/2帧曝光

CMOS

运动方式

往复运动

激光波长

660nm

运动速度

0~200 mm/s

激光功率

10mw

重复运动精度

±0.1mm

激光安全等级

3R

跳动

±0.1mm

镜头焦距

12mm

触发传感器

内置旋转编码器 (2000脉冲/转)

标定板材质

玻璃/陶瓷

中心最大负载

10 kg

标定板精度

±150nm

工作温度

-5~60 °C

标定板标识点

7×7

平台自重

35 kg

标识点圆心距离

3.75mm

整机外形mm

600×400×980

标定板尺寸

30×30 mm

定制/选配

支架高度可定制

标定板外部尺寸误差

±0.1mm

相机分辨率      

1280(H) x 1024(V)

标定板厚度

近似1mm

应用场景

  • 轨道交通
  • 路面检测
  • 汽车制造
  • 轮胎检测
  • 逆向工程
  • 机器手引导
  • 三维测量
  • 工业检测

 


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