[发明专利]一种三维弯管多相机视觉检测方法及其系统

说明书

技术领域

本发明涉及机械加工领域中弯管三维检测的问题，特别涉及一种三维弯管的多相机视觉检测方法。

背景技术

弯管因其具有质量轻、强度高以及易于加工等优点，在汽车、家电、运动器材以及军工航天等行业被广泛应用，如汽车排气管、家装栏杆、自行车以及其他弯曲零部件等。在实际生产过程中，如何快速、准确的测量加工后的弯管以验证其能否满足设计要求，是非常重要的。

目前，弯管加工厂多采用一些简易的量测工具或三坐标测量仪来进行弯管量测，尽管这些测量手段具有一定的精度，但操作复杂、测量效率较低。因此，迫切需要一种快速、准确、自动化程度高的测量方法，以满足弯管加工后的检测要求。

近年来，随着计算机硬件的提高和图像采集设备的不断进步，计算机视觉测量技术发展迅速，已被广泛用于工业生产的各个领域。相比于传统的测量手段，视觉测量具有非接触、精度高及快速方便等优点。因此，本发明将该技术用于弯管检测，以克服传统弯管检测手段的缺陷和不足。

发明内容

为了满足三维弯管检测高效、准确的使用需求，并克服传统检测手段的缺陷，本发明提供了一种三维弯管的多相机视觉检测方法，能够实现三维弯管的准确重建，并提高其检测的效率。

为实现上述目的，本发明所述一种三维弯管多相机视觉检测方法，其特征在于，包括下述步骤：

步骤S1，多相机标定：在测量视场中布置多个标志点，对多个相机的内部参数和外部参数进行全局标定，所述标志点包括环形的编码标志点和圆形的非编码标志点；

步骤S2，弯管图像采集：在弯管周围布置高频LED光源，使用多个相机从不同方位同步拍摄以获得弯管在同一位姿的原始弯管图像；

步骤S3，弯管边缘识别：对于上述原始弯管图像，识别所述弯管的边缘；

步骤S4，弯管二维中心线检测：根据S3获得的弯管边缘，在原始弯管图像上搜索并计算弯管中心线；

步骤S5，弯管三维中心线重建：根据摄影测量多相机三维重建原理，计算弯管中心点的三维坐标；

步骤S6，弯管参数计算：根据S5计算的结果，利用最小二乘法拟合计算弯管直管段的中心线、圆弧段的半径及拐点参数。

本发明方法至少具有以下优点：

(1)由于本发明方法中采用多相机进行弯管测量，因此，能够从不同方位采集弯管图像，从而实现弯管三维外形的整体一次性检测；

(2)由于本发明方法是一种基于多相机的视觉测量方法，因此，具有非接触、便于操作、快速检测的优点。

附图说明

图1本发明方法的测流程图；

图2本发明三维弯管多相机测量示意图；

图3本发明弯管特征识别的过程图像：(a)原始弯管图像；(b)背景图像；(c)弯管特征图像；

图4本发明弯管边缘识别结果；

图5本发明弯管二维中心线检测结果；

图6本发明弯管三维重建示意图；

图7本发明弯管三维重建结果显示；

图8本发明弯管拐点计算示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步的详细说明。

本发明提出一种三维弯管的多相机视觉检测方法，基本测量流程如图1所示。以十相机测量为例，在对弯管进行三维视觉检测时：

步骤S1，多相机标定：在测量视场中布置多个标志点，对多个相机的内部参数和外部参数进行全局标定，所述标志点包括环形的编码标志点和圆形的非编码标志点。

以十相机测量为例，通过在测量视场中布置多个标志点来实现10个相机内、外部参数的全局标定，10个相机的布站如图2所示。所用标志点包括环形的编码标志点和圆形的非编码标志点。

在一个实施例中，所述步骤S1包括如下步骤：

S101：利用三坐标测量仪测量得到所有标志点的三维空间数据；

S102：利用摄影测量空间后方交会原理，根据采集的标定图像计算得到多个相机的内、外参数。

需要说明的是，多相机标定属于现有技术，作为示例，本实施例中可以采用文献“大视场多像机视频测量系统的全局标定.”(胡浩，梁晋，唐正宗，等.光学精密工程，2012)所提出的多相机标定方法。当然，也可以采用其他多相机标定方法。

步骤S2，弯管图像采集：在弯管周围布置高频LED光源，使用多个相机从不同方位同步拍摄以获得弯管在同一位姿的原始弯管图像。利用计算机控制十个相机从不同方位同步拍摄弯管一次，获得弯管在同一位姿的10幅灰度图像，相机的布站如图2所示。