仪器仪表学报

作者：朱君益，蔡万源，毛义梅，陶卫

单位：朱君益,上海交通大学自动化与感知学院上海200240,,蔡万源,上海交通大学自动化与感知学院上海200240,,毛义梅,上海交通大学自动化与感知学院上海200240,,陶卫,上海交通大学自动化与感知学院上海200240,taowei@sjtu.edu.cn,

关键词：双目结构光;多视角点云配准;路径规划;高精度转台

基金：国家自然科学基金（52475562）项目资助

针对工业现场固定工件的批量三维重建中的效率问题，提出了一种融合双目条纹结构光与高精度转台的配准优化方法以及扫描路径的规划策略，以解决传统扫描方法中配准效率低下、扫描次数冗余及重叠率不足导致的精度下降问题。该方法通过预设工件固定位置消除初始位姿差异对配准结果的影响，依托高精度转台实现多视角点云的高效粗配准，再结合迭代最近点（ICP）算法完成精配准。首先构建被测工件三维点云模型和双目条纹结构光扫描仪的三视锥模型，完成系统参数标定，为配准精度与路径规划提供基础；再建立转台旋转角度与扫描视场的映射关系，采用射线投射法模拟真实光线投射到目标点云表面精准计算可视点云，明确不同角度位姿下的有效扫描区域；最终基于该映射关系，求解得到保证重叠率下完成工件完整三维重建所需的最少扫描次数及对应最优旋转角度，实现扫描路径优化。相比传统均匀旋转点云扫描方法，该方法对工件1的多视角平均配准时间缩短至24.2s，效率提升约43%，扫描次数减少3次；对工件2的平均配准时间降至58.2s，效率提升约40.5%，扫描次数减少7次。配准精度上，两工件的平均误差分别达到0.0114和0.0082mm，较传统方法精度提升幅度分别为64.64%和81.62%。该方法在保证精度的同时提升了扫描效率，适用于工业现场固定位置工件批量快速检测。

来源：2026年第1期

《仪器仪表学报》期刊编辑部

查看仪器仪表学报杂志2026年第1期