[发明专利]含螺纹目标物的位姿计算方法

说明书

本发明公开了一种含螺纹目标物的位姿计算方法，包括：获取含螺纹目标物点云数据，拟合初始轴线，作N个平面；将含螺纹目标物上的点投影到当前平面上，将点数量最多的平面记为基准平面，其他平面记为待匹配平面；将所有平面旋转至平行于xoy平面；得到基准螺纹点集和待匹配点集；利用插值算法、曲线拟合方法得到基准曲线；将每个待匹配点集均平移至最匹配的位置；得到目标点集、寻找牙顶点集和牙底点集；进行圆柱拟合，得到轴线，记牙顶点集拟合出的圆柱轴线视为正确轴线，计算位姿；该方法计算出含螺纹目标物的位姿数据，准确、实时性高。

技术领域

本发明涉及工业制造及检测领域，具体涉及一种含螺纹目标物的位姿计算方法。

背景技术

在工业制造、建筑领域中有多个场景需使用含螺纹目标物进行联接、传动或者密闭。含螺纹目标物的位姿对后续工序有重大影响，目前针对含螺纹目标物的位姿检测有以下两种方法：人工检测、线结构光检测。人工检测采用断差尺、百分表、钢板尺、楔形塞尺、铁片尺等工具进行，测量精度、效率都较低，不能实现在线测量。而结构光检测，美国Perceptron公司研制了多线结构光的传感器用于螺柱位姿检测，其通过利用线结构光对螺柱进行重建，从而分析螺柱的位姿，但螺柱表面较为复杂，并且具有高反光特性，这一特性势必影响光条中心提取的精度，另外使用线激光耗时较长，不能满足在线测量实时性的要求。

发明内容

为了解决含螺纹目标物的自动在线位姿检测问题，本发明提供了一种含螺纹目标物的位姿计算方法，该方法通过分析含螺纹目标的点云数据，利用插值方法得到平滑的基准曲线，利用基准曲线得到目标点集，再根据目标点集得到空间轴线，进而得出位姿。

为此，本发明的技术方案如下：

一种含螺纹目标物的位姿计算方法，包括如下步骤：

1)获取含螺纹目标物被投影一侧的点云数据，根据所述点云数据拟合圆柱，得到初始轴线和初始半径，分别以螺纹目标物上的一点与所述初始轴线做平面，得到N个平面，所述N个平面满足相邻两平面之间的夹角为5～20°；

2)选一个平面，计算螺纹目标物上点到此平面的距离，当距离小于预设阈值T时，将点投影到对应平面并将其标记为此平面上的螺纹点；

采用相同方法分别求取所述N个平面上的螺纹点；

统计各平面上螺纹点的数量，将数量最多的平面记为基准平面，其他平面记为待匹配平面；

将所有平面旋转至平行于xoy平面；

原属于所述基准平面上的螺纹点构成的点集被标记为基准螺纹点集，原属于同一待匹配平面上的螺纹点组成的点集标记为待匹配点集C_i，i＝1，2……N-1；

3)利用插值算法对所述基准螺纹点集进行插值、拟合，得到基准曲线；

4)将待匹配点集C_i进行平移，至与基准曲线最匹配的位置；

以所述基准曲线的长度方向为纵轴，所述待匹配点集与基准曲线最匹配的位置为：同一时刻，所述待匹配点集中所有点与所述基准曲线上在同水平方向上的点在纵向的距离平方之和最小；

当所有待匹配点集C_i均位于最匹配的位置时，将其与基准曲线上的所有点合计为目标点集；

5)遍历所述目标点集中的所有点，分别寻找对应于螺纹牙顶、牙底位置的点，标记为牙顶点集和牙底点集；