Způsoby přesného snímání 3D objektů pro strojové vidění v průmyslu

Abstract

Práce se zabývá technikami přesného snímání 3D objektů v průmyslových aplikacích, zejména technikou laserové triangulace. Byla analyzována přesnost snímání v závislosti na materiálu snímaného objektu, geometrie a úhlu mezi kamerou a laserem, a barvě laseru. Pro laserový profiler byla vytvořena univerzální snímací soustava s otočnými rameny. Analýza přesnosti byla provedena pomocí čtyř experimentů, ve kterých byl využit algoritmus RANSAC. V některých případech byla využita korekce rotovaných profilů a pro vyhodnocení metrika RMSE. Při měření vlivu materiálu snímaného objektu bylo dosaženo nejlepších výsledků u matné mědi a dřeva, kdy maximální chyba naměřených rozměrů kostek byla 0,4 mm. Nejvyšší přesnosti při snímání dřevěné koule bylo dosaženo při laseru mířícím shora a kamery z boku, úhlu mezi kamerou a laserem o velikosti 30 * a červenou barvou laseru, kdy byla chyba naměřeného poloměru koule 1 mm a RMSE 0,3458. Nejvyšší přesnosti laserového profileru bylo dosaženo při snímání matných dřevěných objektů v geometrii 1 (laser shora, kamera z boku) s úhlem 30 * a červeným laserem.

The diploma thesis deals with precise 3D measuring techniques in industry use. The thesis is focused on the laser triangulation technique. The influence of scanned object material, laser triangulation geometry, the angle between camera and laser and laser color on the precision of measurement were analyzed. A universal acquisition system with swing arms was introduced for a laser profiler. Precision was analyzed using four experiments using the RANSAC algorithm. In some cases, correction of rotated profiles and RMSE metric for evaluation was applied. In material influence analysis, the best results were obtained in measurement of matte copper and wood. The maximal error in measured cube dimensions was 0.4 mm. Best precision when capturing a wooden ball was achieved with the laser pointing from above and the camera from the side, the angle between the camera and laser of 30 * and red laser color. The radius error was 1 mm, and RMSE metric 0.3458. The best laser profiler 3D measuring precision was achieved when scanning matte wooden objects using geometry 1 (laser pointing from above, camera from the side) with an angle of 30 * and red laser.