一种焊锡三维表面扫描方法与流程

本发明属于焊锡三维表面扫描技术领域，用双目激光配合视觉标定提取配准的非接触三维扫描方法。

背景技术：

物体几何尺寸的精密测量在光电检测技术中是一个应用非常广泛且实用价值非常高的课题。计算机视觉测量方法具有无接触、准确度高、数据便于处理、易于自动控制等优点，因此基于计算机视觉的光电测量方法作为未来生产生活不可缺少的技术被许多研究者研究。随着计算机图像处理的迅速发展，在精密测量中采用计算机视觉方法相对于纯机械方法或者其他光学方法具有操作直观简便、适应范围广、精度高等优点，具有很好的应用前景，已成为国内外研究的热点。

物体的三维轮廓测量法的用途很广，可以应用在机器人导航、视觉导航、监控制造等行业。同时在最近几年兴起的计算机虚拟现实，基于图像的绘制，三维动画等技术中都有广泛应用。在对精度要求非常高的SMT行业，物体的三维轮廓重构的实现方法很多，主要包括接触式和非接触式两大类，在非接触中，光学应用最为广泛。物体三维重构的光学方法又可以分为主动视觉和被动视觉两类。基于主动视觉的非接触的结构光学以固有的非接触、易于实现和较高的精度等优点，这种方法的特点是测量过程中侧头不接触被测表面，且测量速度快，适用于各式软、硬材料的各种复杂曲面模型的三维测量。对焊锡的三维重构且非接触测量使得三角法式的结构光法成为使用最为广泛的方法。

技术实现要素：

本申请提供了一种焊锡三维表面扫描方法，利用两个高精度激光发射器、高精度移动平台和千兆网络摄像机构成的三维扫描系统，30秒内完成整个电路板上所有焊锡的三维立体扫描过程，且误差在5微米范围内。

为实现上述目的，本申请采用的技术方案是：一种焊锡三维表面扫描方法，具体包括：

S1、首先读入图像，对图像进行灰度化、高斯滤波处理；

S2、利用模糊算法对图像上的激光线条进行模糊，使激光线条充实；

S3、再次利用高斯滤波进行处理；

S4、然后锐化，滤除图像上激光线条边缘的杂色；

S5、采用极限坐标法在焊锡表面有激光线的每个像素点位置，与激光线垂直方向形成搜索区域，搜索所有激光白点的像素坐标，进而求出激光白点的中心坐标，此中心坐标就为此像素点的激光线中心坐标；

S6、依次类推，每个时间点把所有激光中心坐标存入文件，当物体离开扫面区域时，两道激光线还原成平行直线，扫描自动结束；读取文件构建三维坐标系，最终形成模拟三维焊锡表面图。

本发明由于采用以上技术方案，能够取得如下的技术效果：本申请解决了单目场景下的激光平面标定、线条实时高效的提取、三维实时扫描等相关的技术难题，本申请30秒内完成整个电路板上所有焊锡的三维立体扫描过程，且误差在5微米范围内。

附图说明

本发明共有附图3幅：

图1为实施例2装置的原理示意图；

图2为激光线条在焊锡表面形成的断差数字图；

图3为形成的三维焊锡表面效果模拟图。

图中序号说明：1、激光发射器Ⅰ；2、激光发射器Ⅱ；3、千兆网络摄像机；4、平移台；5、焊锡。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述。

本发明的一种焊锡三维表面数据非接触扫描方法，以双激光线式结构光测量为基本模型，展开三维扫描系统的研究，主要研究基于机器视觉配合双目激光为基本原理的三维扫描系统，进一步获取焊锡三维表面数据。摄像机垂直于平移台，两激光发射器放置在激光两侧，与摄像机呈45度，电路板随着平移台匀速直线运动，电路板上的焊锡经过摄像机拍摄领域时，焊锡表面的两道激光线条会形成断差，将不同时间点的断差进行三维数据还原，最终得到焊锡三维表面数据信息。

在构造测量前，用到了一个标定板，此标定板的固定厚度为0.2mm，用于对激光线经过有高度的焊锡表面时，会形成激光线条断差，此断差值与标定板0.2mm的断差值进行换算求出此点焊锡的高度。

在焊锡随着移动平台匀速前行时，两个激光发射器射出的激光线在平台上形成两道平行直线，当有焊锡经过相机摄像领域时，两道激光线形成断差，利用图像处理算法求出焊锡表面有激光线位置的每个像素点时激光线中心坐标，再求出平台上有激光线的激光中心坐标，两坐标差值和时间实时写入文件，当扫描物体滑出扫描区域，自动结束当前扫描。

实施例1

本实施例提供一种焊锡三维表面扫描方法，具体包括：

S1、首先读入图像，对图像进行灰度化、高斯滤波处理；

S2、利用模糊算法对图像上的激光线条进行模糊，使激光线条充实；

S3、再次利用高斯滤波进行处理；

S4、然后锐化，滤除图像上激光线条边缘的杂色；

S5、采用极限坐标法在焊锡表面有激光线的每个像素点位置，与激光线垂直方向形成搜索区域，搜索所有激光白点的像素坐标，进而求出激光白点的中心坐标，此中心坐标就为此像素点的激光线中心坐标；

S6、依次类推，每个时间点把所有激光中心坐标存入文件，当物体离开扫面区域时，两道激光线还原成平行直线，扫描自动结束；读取文件构建三维坐标系，最终形成模拟三维焊锡表面图。

实施例2

本实施例提供一种焊锡三维表面扫描装置，包括：激光发射器Ⅰ、激光发射器Ⅱ、千兆网络摄像机、平移台；带有焊锡的电路板置于平移台上，激光发射器Ⅰ、激光发射器Ⅱ、千兆网络摄像机置于平移台上方，激光发射器Ⅰ、激光发射器Ⅱ位于千兆网络摄像机两侧；所述千兆网络摄像机垂直于平移台，激光发射器Ⅰ、激光发射器Ⅱ与千兆网络摄像机的垂直中心线呈45度。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。