[发明专利]一种管板孔径和节距测量方法有效

专利信息
申请号: 201910611195.6 申请日: 2019-07-03
公开(公告)号: CN110345877B 公开(公告)日: 2020-10-27
发明(设计)人: 黄军辉;王昭;段琼琼;孙云飞;高建民 申请(专利权)人: 西安交通大学
主分类号: G01B11/12 分类号: G01B11/12;G01B11/14;G06T7/00;G06T7/136
代理公司: 西安通大专利代理有限责任公司 61200 代理人: 范巍
地址: 710049 *** 国省代码: 陕西;61
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摘要:
搜索关键词: 一种 孔径 测量方法
【说明书】:

发明公开了一种管板孔径和节距测量方法,该方法包括步骤:首先,由多个摄像机拍摄管板;其次基于目标像素多种统计量筛选有效对象;随后采用基于大津法和灰度统计值方法结合的局部二值化方法实现准确阈值分割;进而,采用椭圆环带迭代逼近真实边缘的方法,准确定位真实边缘,拟合椭圆中心和匹配;基于立体视觉,计算椭圆中心三维坐标,并拟合测量视场的局部平面,计算出各孔边缘三维坐标信息;对于多摄像机、多视场等产生的冗余的测量数据,利用拟合残差、理论值等评价体系,最终获得最好的测量数据。本发明能够实现高效、精确的大尺寸管孔的孔径与节距测量。

技术领域

本发明属于机器视觉测量领域,具体涉及一种管板孔径和节距测量方法。

背景技术

机械零件的尺寸检测是机械加工领域工业生产的重要环节之一,其检测结果直接会影响到产品的质量,甚至会对之后的再加工和装配质量起决定性作用。传统的机械零件尺寸检测工具主要包括卡尺、量规、万能工具显微镜以及轮廓仪等完成检测环节。目前,大多数厂商对工业零部件尺寸的测量,仍采用人工检测的方法。人工检测存在劳动强度大、人力成本高、检测速度慢、主观性强等缺点,不仅影响生产线的工作效率,而且浪费了大量的劳动资源,检测人员的工作状态对检测结果有很大影响。随着工业现代化的进一步发展,传统的检测手段已不能完全满足现代化工业生产对机械零件尺寸检测的精度和速度上的要求。

在现代大型电站设备中,凝汽器是凝汽式汽轮机辅机设备最主要的设备之一,其作用是利用循环冷却水使汽轮机排出的蒸汽凝结,在汽轮机排汽空间建立并维持所需真空。其中管板是凝汽器重要部分,管板决定凝汽器管束排列形式,管束排列形式对凝汽器性能影响很大。管板检测的关键尺寸是圆孔直径和节距。

目前,管板检测常用的方法是人工塞规法,即通过人力利用塞规挨个测量,检测一块大型管板平均耗时长达3-4天。人工塞规法劳动强度大、人力成本高、自动化程度低、效率低,而且易受人主观因素影响,容易出现漏检和错检的情况,无法满足大规模自动化生产的需要。传统的孔径测量技术,通常借助圆孔边缘像素梯度变化,定位边缘像素,但由于管板表面质量差、测量视场内成像亮度不均匀、孔边缘毛刺多、倒角不规范以及内壁反光等原因,传统的边缘定位方法难以准确定位管孔的真是边缘,造成较大的测量误差,同时由于对于多摄像机、多视场重叠产生的多测量数据的筛选与剔除也是一个关键问题之一。因此,设计一种针对复杂场景下的高效高精度的尺寸测量方法具有非常重大的意义和价值。

发明内容

本发明的目的在于针对上述现有技术的不足,提供了一种管板孔径和节距测量方法。

本发明采用如下技术方案来实现的:

一种管板孔径和节距测量方法,包括以下步骤:

1)图像采集与干扰特征剔除

利于两个或两个以上摄像机采集管板图像,进行目标孔的识别与分离,为后续边缘的准确提取做准备;

2)阈值分割

基于大津法和灰度统计值方法相结合的局部二值化方法实现目标孔对象的准确二值化;

3)目标孔边缘准确提取

利用亚像素边缘提取方法结合椭圆环带滤波法,准确提取二值化处理后的数字图像目标孔的倒角内边缘,并利用孔边缘拟合各孔的椭圆中心;

4)目标孔匹配与局部平面确定

基于平面射影变换和极线约束,将各摄像机所提取出的孔中心进行一一对应匹配,并去除未匹配的孔;基于立体视觉原理以及已标定的系统参数,计算匹配孔中心各点的三维坐标;利用目标孔及其邻近孔中心的三维坐标,拟合目标孔所在的局部平面;

5)孔边缘三维坐标计算

通过目标孔图像坐标及其所在局部平面方程,计算出孔边缘三维坐标信息,并利于两个或两个以上摄像机获得多组孔边缘的三维坐标值;

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