[发明专利]一种孔的视觉测量方法

说明书

本发明公开了一种孔的视觉测量方法，本发明所采用的技术方案是，一种孔的视觉测量方法，具体为：步骤1，采用自然光或者结构光投射孔，使孔内柱面上产生一条投影曲线，使用相机在不同位置采集同一孔的两幅图像；步骤2，将采集的两幅图像进行图像处理，并提取每幅孔图像中孔端面边缘曲线及孔内柱面投影曲线；步骤3，采用极线匹配的方法，立体视觉计算孔端面边缘曲线上点的三维坐标和孔内柱面投影曲线上点的三维坐标；步骤4，根据步骤3计算的孔端面边缘曲线上点的三维坐标，计算孔轴线方程，然后计算孔端面边缘上各点和孔内柱面投影曲线上各点到孔轴线的距离，然后求得平均值，即为孔径大小。本发明的方法测量操作方便、测量精度高。

技术领域

本发明属于视觉测量方法技术领域，涉及一种孔的视觉测量方法。

背景技术

孔测量广泛存在于工业领应。现有对孔测量，多是对孔位置、孔径和孔轴线分散测量，难以适应自动化装配，尤其是机器人自主装配。

机器视觉的应用，使得完全自主装配成为可能。孔视觉测量主要集中在孔位置、孔径测量或间接孔轴线测量，缺乏一种集成测量孔的方法，且少有同时能适应斜孔测量的方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种孔的视觉测量方法，本发明的方法测量操作方便、测量精度高。

本发明所采用的技术方案是，一种孔的视觉测量方法，具体按照以下步骤实施：

步骤1，采用自然光或者结构光投射孔，使孔内柱面产生一条投影曲线，使用相机在不同位置采集同一孔的两幅图像，分别记为Image 1和Image 2；

步骤2，对步骤1采集的两幅图像进行图像处理，并提取每幅孔图像中孔端面边缘曲线及孔内柱面投影曲线；

步骤3，采用极线匹配的方法，立体视觉计算孔端面边缘曲线上点的三维坐标和孔内柱面投影曲线上点的三维坐标；

步骤3.1，计算孔端面边缘曲线上点的三维坐标，具体为：

在Image 1中，任意取孔端面边缘曲线上n个点，n≥5，然后再在Image2中，分别作前面点所对应的极线，每条极线均与Image 2中孔端面边缘曲线相交于2点，通过在孔端面边缘曲线上所取的点在曲线上的相对位置和结合拍摄两幅图像时相机两处位姿关系选出1点，即为极线匹配对应点，根据立体视觉计算孔端面边缘曲线上n个点的三维坐标；

步骤3.2，计算孔内柱面投影曲线上点的三维坐标，具体为：

在Image 1中，取孔内柱面投影曲线上任意m个点，m≥3，在Image 2中分别作前面点所对应的极线，每条极线均与Image 2中孔内柱面投影曲线相交于1点，即为极线匹配对应点，根据立体视觉计算孔内柱面投影曲线上m个点的三维坐标；

步骤4，根据步骤3计算的孔端面边缘曲线上点的三维坐标，计算孔轴线方程，然后计算孔端面边缘上各点和孔内柱面投影曲线上各点到孔轴线的距离，然后求得平均值，即为孔径大小。

本发明的特点还在于，

步骤4具体按照以下步骤实施：

步骤4.1，根据孔端面边缘曲线上的点的三维坐标，拟合孔端面平面，得到孔端面的法向，计算对孔端面的坐标变换矩阵，使得孔端面法向与Z轴平行，得到变换后的孔端面平面方程z＝z₀；

根据孔内柱面投影曲线上m个点的三维坐标，采用对孔端面相同的坐标变换矩阵进行坐标变换，得到变换后孔内柱面投影曲线上m个点的三维坐标；

步骤4.2，根据步骤4.1中变换后孔端面边缘点的数据，采用直接最小二乘法拟合变换后的孔端面边缘曲线方程，计算出孔端面的中心坐标(x_c,y_c,z₀)；