[发明专利]一种自动化弯管几何形态检测方法

说明书

本发明公开了一种自动化弯管几何形态检测方法，包括以下步骤：S1、使用机械臂末端夹爪夹持待测弯管并按步骤S1的路径移动到测量位置；S2、基于多目摄影测量方法采集多个离散的待测弯管圆柱不同位置的三维点数据；S3、对三维点数据进行几何特征计算，得到所述待测弯管参数化管型数据；S4、将整个待测弯管圆柱的三维点数据转换至机械臂坐标系。本发明解决了传统测量方式测量效率低、测量环境要求苛刻、测量精度低等缺陷，实现了弯管测量与其他工序的流水线作业，大大提高了生产、检测效率。

技术领域

本发明涉及弯管检测方法领域，具体是一种自动化弯管几何形态检测方法。

背景技术

弯管系统是军工、汽车等行业复杂结构的组成部分，负责液体的传输等功能，弯管模型如图1所示。弯管通常是由直管型材经过塑形弯曲变形得到的，塑形弯曲大多材料都会发生回弹，这就会导致弯管的加工精度不易得到保证，精度不合格时会影响机械装配；因此，在管路装配前，需对弯管的空间几何形态进行准确测量、检验。

目前国内外传统的弯管测量方法已不能满足工程应用中的检测需求，其存在测量效率低、测量精度低、操作便捷性差等缺陷。传统的管路测量方法主要分为两大类：

(1)接触式测量：包括检具检测、三坐标测量机等。检具检测需要根据不同的弯管种类设计对应的检具，然后对弯管进行多点测量，如图2所示；该方法对于形态复杂的管路检具制造困难，并且测量效率低，而且容易造成管子表面划伤，且不方便自动化测量。

三坐标测量机是基于机械接触式的三坐标测量方法，该方法测量精度高，但对测量环境要求高，需在特定的测试室和测量台进行，并且测量范围有限；由于需要在弯管曲面采集多个点坐标，测量效率比较低，也不利于自动化测量。

(2)非接触式测量：主要有激光矢量技术、激光扫描技术、结构光扫描技术等。该类方法精度高，但测量效率低，需要先得到管子表面的点云数据再进行测量；此外，该方法测量范围有限，对大尺寸的弯管有局限性，并且对局部遮挡管型也有局限性。

随着机器视觉技术，图像分割、边缘提取、特征提取等图像处理方法逐渐成熟，弯管测量技术也得到进一步发展，从传统的方式向多目摄影测量技术转变。多目摄影测量技术仅从摄像机所采集到的图像信息着手，对物体表面进行高精度数字化测量。

传统的管路测量方法主要存在测量效率低、测量环境要求苛刻、大尺寸管子测量困难、易损伤管子表面等缺陷，尤其不能实现自动化、快速精准测量。目前，国内外还有基于多目摄影测量技术做管路测量的方法。其一是通过提取弯管中心线，并分割成若干直线段，利用直线段的交点得到弯管参数；其二是通过获取管型表面点云数据，通过点云数据拟合管型表面的几何特征，进而得到弯管管型数据。这两类方法具有非接触、高效率、低成本等特点，正在逐步应用到工业测量领域。

但基于多目摄影测量技术获取点云数据实现管路重建的方法，在重建的点云数据较少时，会造成拟合精度低，进而影响管子测量精度。

发明内容

本发明的目的是提供一种自动化弯管几何形态检测方法，以解决现有技术弯管几何形态检测存在的测量精度不够的问题。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种自动化弯管几何形态检测方法，包括以下步骤：

S1、使用机械臂末端夹爪夹持待测弯管，按照规划的路径将所述待测弯管移动到测量位置；

S2、控制多个相机分别采集所述待测弯管圆柱不同位置的图像，以得到多个离散的待测弯管圆柱不同位置在相机坐标系下的三维点数据；

S3、根据步骤S2得到的三维点数据进行几何特征计算，得到所述待测弯管参数化管型数据；

S4、利用标定结果，将步骤S3中得到的所述待测弯管的参数化管型数据从所述相机坐标系转换为机械臂坐标系，得到所述待测弯管在所述机械臂坐标系下的参数化模型。