[发明专利]一种发动机表面加工孔直径测量算法

说明书

本发明公开了一种发动机表面加工孔直径测量算法，包括以下步骤：S1：工业机器人带工业相机对发动机表面上方采集待加工孔图像，同时进行标定，确定相机光心在图像中的坐标；S2：通过预设模板匹配粗略定位各待加工孔位置；S3：分割出单个加工孔图像区域，围绕粗定位的圆心等间隔角度划分矩形感兴趣区域，定位加工孔边缘点；S4：采用RANSAC算法，反复采样边缘点拟合轮廓，剔除局外点，稳定定位精确的加工孔边缘及中心点坐标；S5：连接其中一加工孔圆心与工业相机光心坐标并以圆心为垂足作垂线，与精确拟合的加工孔边缘轮廓相交确定加工孔孔径，并计算出实际孔径大小；S6：重复上述步骤，得到所有加工孔孔径，本发明可实现精确、稳定的加工孔直径测量。

技术领域

本发明涉及一种加工孔定位方法，特别涉及一种发动机表面加工孔直径测量算法。

背景技术

随着当今计算机技术的发展以及应用的普及,机器视觉已经成为当今最为活跃的研究领域之一,它以独特的优势引起了国内外的广泛关注,并具有非常广阔的应用领域。机器视觉检测技术是在机器视觉的理论基础上建立起来的一种检测技术,由于传统的测量技术和设备在效率、精度及自动化程度等方面都比较低,因而很难满足精确测量的要求[1]。基于机器视觉的零部件非接触式尺寸检测以其检测的速度快,精度高,适用性强的特点,被广泛应用于工业自动化生产中。在制造业中,圆孔是机械加工零件上普遍存在的重要特征,在发动机表面上的加工孔尺寸加工精度直接影响着孔轴的配合质量,进而对系统的运转性能和安全性能产生重要影响[2]。因而发动机表面加工孔直径的精确、稳定的测量是保证发动机质量与安全的基础。

[1] 孙少红. 基于机器视觉的精确尺寸测量研究[D]. 桂林电子科技大学,2014。

[2] 李智超. 基于机器视觉的孔组直径测量技术研究[D]. 吉林大学，2017。

发明内容

本发明的目的是提供一种发动机表面加工孔直径测量算法，在图像受到畸变影响，或加工孔周围噪声较多的情况下，稳定地提取图像边缘，完成精确的加工孔孔径测量。

本发明的目的是这样实现的：一种发动机表面加工孔直径测量算法，包括基于RANSAC的椭圆拟合和精确孔径测量两个阶段：

基于RANSAC的椭圆拟合阶段：

步骤S1：工业机器人带工业相机对发动机表面上方采集待加工孔图像，同时进行标定，确定相机光心在图像中的坐标；

步骤S2：通过预设模板匹配粗略定位各待加工孔位置；

步骤S3：分割出单个加工孔图像区域，围绕粗定位的圆心等间隔角度划分矩形感兴趣区域，定位加工孔边缘点；

步骤S4：采用RANSAC算法，反复采样边缘点拟合轮廓，剔除局外点，稳定定位精确的加工孔边缘及中心点坐标；

精确孔径测量阶段：

步骤S5：连接其中一加工孔圆心与工业相机光心坐标并以圆心为垂足作垂线，与精确拟合的加工孔边缘轮廓相交确定加工孔孔径，并计算出实际孔径大小；

步骤S6：重复上述步骤，得到所有加工孔孔径。

作为本发明的进一步改进，步骤S3具体为：在定位分割出来的加工孔边缘点时，首先围绕粗定位的加工孔圆心以每5-10°划分矩形感兴趣区域，在分割出来的每个矩形区域中，提取垂直于矩形长轴的直边，采用常数插值获得灰度值后通过计算垂直于矩形长轴的“切片”中的灰度值的均值以获得一维边缘轮廓，进而定位加工孔边缘点。

作为本发明的进一步改进，步骤S4具体为：随机采样25-30个边缘点形成轮廓，拟合椭圆圆弧逼近边缘轮廓，计算所有轮廓内的点到拟合椭圆的距离，去掉局外点，所述局外点为距离大于设定阈值的边缘点，反复该步骤直到剔除所有局外点，最后将所有合格的边缘点拟合椭圆轮廓，得到加工孔的精确边缘和圆心。