激光三角法测量原理，工业3D视觉的“尺”与“眼”

本文深入浅出地解析激光三角法测量原理，揭秘这项高精度3D视觉技术如何为工业自动化装上“智慧之眼”，并探讨其在现代智能制造中的核心价值与应用。

什么是激光三角法测量原理？

激光三角法测量原理的核心优势

• 非接触、高精度：无需接触被测物体，避免了对精密或柔软工件的损伤。通过优化光路与算法，可实现极高的测量精度。例如，业界先进的方案可实现 VDI/VDE测量精度最高达0.1mm@0.5m，并能适配不同工作距离的测量需求。
• 速度快、效率高：单次测量即可获取一条激光线上的所有三维数据，结合扫描运动，能快速获取完整物体表面的三维信息，满足在线检测和高速引导的需求。
• 环境适应性强：采用主动结构光（激光）照明，受环境光干扰小，在复杂的工业现场也能稳定工作。部分方案通过光栅结构光或DLP技术进一步提升了点云质量和抗干扰能力。
• 信息丰富：获取的是包含三维坐标和反射率信息的点云数据，比二维图像包含更丰富的几何信息，适用于定位、检测、测量等多种复杂任务。

激光三角法测量系统的工作流程

1. 系统标定：这是测量的前提。需要精确标定激光平面与相机之间的空间位置关系（外参），以及相机自身的成像模型（内参），建立从像素坐标到世界坐标的映射关系。
2. 图像采集：激光器将一条线状激光投射到运动中的物体表面，形成一条因物体轮廓而变形的激光条纹。相机在另一个角度同步拍摄这条激光条纹的图像。
3. 光条中心提取：对采集到的图像进行预处理（去噪、增强等），然后利用亚像素级算法精确提取激光条纹中心的像素坐标。这一步骤的精度直接影响到最终的测量结果。
4. 三维坐标计算：根据提取的中心像素坐标和标定好的系统参数，基于三角几何关系，计算出激光条纹上每一个点在世界坐标系下的三维坐标 (X, Y, Z)。
5. 点云处理与应用：将计算出的所有三维点合成点云。随后，通过点云配准、分割、特征提取等算法，实现最终的测量、检测或引导任务。在处理复杂位姿估计时，先进的6D位姿估计算法能极大提升系统的智能性。例如，迁移科技自主研发的6D位姿估计算法就在全球权威的BOP ITODD数据集上位列，展示了其在处理复杂工业场景下的强大能力。

激光三角法测量原理的主要应用场景

• 工业制造与装配引导：在汽车零部件、家电、机械加工等行业，用于机械臂的3D视觉引导，实现工件的精准抓取、上料、装配。例如，与集成商伙伴一起，累计交付500+个项目，覆盖了94个不同的产线应用，证明了该技术的广泛适用性。
• 高精度三维检测：用于冶金、化工、注塑件等产品的在线尺寸测量、平面度检测、缺陷识别（如划痕、凹陷），确保百分百品质交付。
• 物流仓储分拣：在仓储自动化中，对传送带上随机摆放、形状各异的包裹或货物进行快速三维识别与定位，引导机械臂或分拣机进行高效分拣。
• 逆向工程与数字化存档：快速获取物体表面的三维数据模型，用于产品设计、复制或质量比对。

常见问题 (FAQ)

总结与建议