[发明专利]基于视觉跟踪的车体自动化测量装置及其测量方法

说明书

基于视觉跟踪的车体自动化测量装置涉及轨道客车车体测量技术领域，其包括高精度双目视觉测量系统、导轨移动控制系统、摄影测量相机跟踪系统和机器人。本发明解决了现有技术存在的测量精度差、效率低、成本高的技术问题，实现较低成本的自动化精密测量，测量数据自动存储并能生成电子检测报告。

技术领域

本发明涉及轨道客车车体测量技术领域，具体涉及一种基于视觉跟踪的车体自动化测量装置及其测量方法。

背景技术

目前，轨道客车车体几何尺寸测量是采用人工利用卷尺测量的方法，测量精度差，效率低，测量数据无法自动生成电子文件，需要人工录入计算机才能生成电子文件，制约了轨道车辆技术发展。工业摄影测量方法采用近景摄影测量技术，测量时需要在被测工件上贴标记点，不适合自动化测量，而且摄影测量数据是稀疏的点云数据，不适用于轨道客车车体车辆。

基于机器人末端夹持双目视觉测量设备的方法，由于机器人关节运动误差的原因，灵活有余，精度不足，难以适用对测量精度有需求的大构件测量场合。

激光跟踪仪跟踪机器人末端夹持的双目视觉测量设备的方法，可以达到较好的测量精度，满足铝合金车体的测量需求，但开发和维护成本较高。

发明内容

为了解决现有技术存在的测量精度差、效率低、成本高的技术问题，本发明提供一种基于视觉跟踪的车体自动化测量装置及其测量方法，实现较低成本的自动化精密测量，测量数据自动存储并能生成电子检测报告。

本发明解决技术问题所采取的技术方案如下：

基于视觉跟踪的车体自动化测量装置，其包括高精度双目视觉测量系统、导轨移动控制系统、摄影测量相机跟踪系统和机器人，所述高精度双目视觉测量系统用于采集车体上600mm×800mm范围内的高精度点云和高分辨率图像数据；所述导轨移动控制系统位于车体的侧面，其用于精确控制所述机器人沿车体纵向的行程；所述机器人安装在导轨移动控制系统的导轨上，机器人用于夹持所述高精度双目视觉测量系统并控制其移动到不同位置进行测量，扩展高精度双目视觉测量系统的扫描视野；所述摄影测量相机跟踪系统安装在车体上方，其用于建立全局测量控制网络，并实时跟踪机器人末端夹持的高精度双目视觉测量系统在测量坐标系中的位置，使机器人的各测量站位合并到一个坐标系下，进而实现大量点云的拼接。

上述摄影测量相机跟踪系统包括：两个工业相机、伺服模组、闪光灯、贴在所述高精度双目视觉测量系统的双目视觉扫描仪上的靶标、地面上的靶标和计算机；伺服模组用于带动两个工业相机移动，扩大监控的范围；闪光灯用于点亮靶标，提高靶标的识别精度；贴在所述高精度双目视觉测量系统的双目视觉扫描仪上的靶标用于建立两个工业相机和双目视觉扫描仪之间的空间关系，地面上的靶标用于确定固定不动的世界坐标系，实时定位伺服模组上的两个工业相机在世界坐标系中的位置；计算机内的跟踪计算软件控制两个工业相机和伺服模组采集位置数据，确定贴在双目视觉扫描仪上的靶标在世界坐标系中的位置。

基于视觉跟踪的车体自动化测量装置的测量方法，其包括如下步骤：

步骤一、导轨移动控制系统精确控制机器人沿导轨行走，每到一个测量站位，导轨移动控制系统的走行系统停止，机器人通过夹持的高精度双目视觉测量系统对车体进行测量，实现对车体的完整性覆盖测量，并使相邻测量区域之间有部分重合；

步骤二、摄影测量相机跟踪系统跟踪机器人夹持的高精度双目视觉测量系统，记录每个站位的高精度双目视觉测量系统在摄影测量相机跟踪系统下的坐标；

步骤三、机器人运动过程中，高精度双目视觉测量系统会采集机器人每个姿态下车体表面的三维形貌数据；

步骤四、车体表面的三维形貌数据采集完毕后，通过摄影测量相机跟踪系统采集高精度双目视觉测量系统在各站位的空间位置数据，将各站位的测量数据统一到同一个摄影测量世界坐标系下，摄影测量相机跟踪系统的跟踪计算软件将采集到的数据进行数据拼接，将所有测量位置的点云拼接为一个完整的车体表面三维点云；