[发明专利]基于3D视觉的轨道车辆钩缓装置关键参数测量方法

权利要求书

1.一种基于3D视觉的轨道车辆钩缓装置关键参数测量方法，钩缓装置包括视觉检测机构，所述视觉检测机构包括直线模组与机械臂，机械臂安装在直线模组上，直线模组带动机械臂运动，机械臂安装有3D视觉相机，机械臂、3D视觉相机与视觉检测工控机通信，视觉检测工控机控制机械臂与直线模组动作，3D视觉相机采集图像信息后传递至视觉检测工控机进行图像分析；该测量方法包括钩缓装置长度测量方法，其特征在于，所述钩缓装置长度测量方法包括：

3D视觉相机采集钩缓装置连挂面正面三维图像，并生成点云信息，并在点云图像上自动截取ROI区域；

根据ROI区域确定连挂面方程，计算连挂面到相机坐标系原点距离；

将连挂面到相机坐标系原点距离变换为连挂面到机械臂基坐标系原点距离d₁；

直线模组带动机械臂向钩缓装置安装面方向移动距离d₀，机械臂动作使3D视觉相机采集钩缓装置安装面的正面三维图像，根据连挂面到机械臂基坐标系原点距离的计算过程计算出机械臂基坐标系原点到钩缓装置安装面距离d₂；

由连挂面到机械臂基坐标系原点距离d₁、机械臂向钩缓装置安装面方向移动距离d₀、以及机械臂基坐标系原点到钩缓装置安装面距离d₂，确定钩缓装置的长度为d＝d₂-d₁+d₀。

2.根据权利要求1所述的基于3D视觉的轨道车辆钩缓装置关键参数测量方法，其特征在于，使用ROI区域内的三维点云数据拟合确定平面方程；所述ROI区域为钩缓装置连挂面的ROI区域或钩缓装置安装面的ROI区域，所述平面方程确定为连挂面方程或安装面方程。

3.根据权利要求2所述的基于3D视觉的轨道车辆钩缓装置关键参数测量方法，其特征在于，使用ROI区域内的三维点云数据拟合确定平面方程的方法为：

获取ROI区域内所有三维点云数据的坐标信息，假设有N个三维点，分别是(x_i,y_i,z_i),i＝0,1,…,N-1，假设平面方程为Ax+By+Cz+D＝0，则z＝a₀x+a₁y+a₂；

根据最小二乘算法，拟合平面方程参数需满足下面公式：

则即

将各三维点信息带入上式，得到a₀、a₁、a₂，进而由z＝a₀x+a₁y+a₂确定平面方程。

4.根据权利要求2所述的基于3D视觉的轨道车辆钩缓装置关键参数测量方法，其特征在于，计算连挂面或安装面到相机坐标系原点距离的方法为：

根据确定的平面方程，所述平面为钩缓装置连挂面或安装面，则得到平面到相机坐标系原点距离为：

从相机坐标系原点O到平面做垂线，设垂线与平面的交点坐标为P₀＝(x₀,y₀,z₀)，根据平面方程z＝a₀x+a₁y+a₂，在平面内任意取三个点P₁＝(x₁,y₁,z₁)，P₂＝(x₂,y₂,z₂)和P₃＝(x₃,y₃,z₃)，则有结合平面方程，可得方程组：

解方程组得到P₀＝(x₀,y₀,z₀)为：

则由式(3)、(5)计算平面到相机坐标系原点距离d_cam，进而确定连挂面到相机坐标系原点距离d′₁或安装面到相机坐标系原点距离d'₂。