[发明专利]一种槽孔特征的提取方法

说明书

本发明公开了一种槽孔特征的提取方法，本发明利用双目视觉测量系统采集槽孔特征的左、右图像；提取槽孔轮廓边缘的二维点，进一步，获取槽孔轮廓边缘的三维图像点，对三维空间点信息通过RANSAC算法剔除杂点拟合出槽孔的半圆特征轮廓点、直线段轮廓点，并通过精确拟合得到的槽孔轮廓，最终得到槽孔特征参数：槽孔中心、宽度、长度，本方法测量精度能够达到微米级，测量时间在毫秒级，能够满足汽车行业等精密加工制造业的检测要求。

技术领域

本发明涉及光学三维测量领域，具体涉及一种槽孔特征的提取方法。

背景技术

在零件的制作、加工过程中，由于受到设备本身加工精度的限制、生产过程管控不到位、外界环境变化等的影响，零件的制造尺寸与设计尺寸难免存在偏差；保证尺寸偏差在可控的范围内，对于整体结构质量的保证与控制有着非常重要的作用，特别是对于精密加工生产制造业，如汽车、飞机、高铁零部件及车身制造，对于零部件的加工制造精度有着极其严格的尺寸要求，因此需要高效的测量手段，获得这些零件尺寸偏差的数据，保证整体质量。

槽孔特征是生产加工过程中极为常见的加工结构，也是拼接、安装的基础部件，因此对槽孔特征进行精确提取、分析尺寸，有着十分重要的现实意义，目前对于槽孔特征提取的方法主要采用边缘检测算子进行槽孔轮廓边缘提取，如Canny边缘检测算子、Sobel边缘检测算子、Priwitt边缘检测算子等，但是进行边缘提取的结果噪点很多，无法满足对精密加工工件的检测要求，因此需要进行边缘拟合，常用的边缘拟合方法，如最小二乘法，无法进行杂点剔除，容易发生拟合错误，拟合结果不准确。CN201710462540.5公开了一种工件圆弧边缘特征点的匹配方法，其利用RANSAC算法对圆弧进行拟合，得到圆轮廓，该方法旨在解决圆弧工件在双目视觉测量中存在缺口的问题；但是申请所公开的方法仅对二维平面圆弧进行拟合、之后进行左右图像匹配，但对匹配后的空间圆弧轮廓未做处理；

在精密加工制造领域，测量精度往往要求微米级，现有方法测量精度无法满足要求。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种槽孔特征的提取方法，其测量精度能够达到0.001-0.01mm，测量时间在毫秒级，能够满足高精度检测的要求，本发明的技术方案如下：

一种槽孔特征的提取方法，包括如下步骤：

步骤一、利用双目视觉测量系统采集槽孔特征的左、右图像；

步骤二、对所述左、右图像进行图像预处理，提取左、右图像的槽孔轮廓边缘二维点；

步骤三、利用极线匹配方法将左、右图像中的槽孔轮廓边缘二维点转换到三维空间，获取槽孔轮廓的三维点坐标数据；记为点集N_j,j＝1,2,…,m，m为槽孔轮廓的三维点坐标个数；

步骤四、随机从点集N_j中取至少3个点，记为待拟合选点，利用所述待拟合选点拟合空间圆，得到拟合平面Ⅰ及拟合空间圆I；

计算所述空间圆I半径与理论半径R₀的偏差值，将所述偏差值的绝对值与预设的阈值d比较；所述阈值d取值0～0.2mm；

若所述偏差值小于等于阈值d，则所述空间圆I拟合正确，继续进行步骤五；反之，重新拟合空间圆I；

步骤五、计算F_j,D_j,j＝1,2,…,m；

F_j为点集N_j中的j点到所述拟合平面I的距离；

D_j为点集N_j中j点到所述拟合空间圆I的圆心的距离与拟合空间圆I半径的差值的绝对值；