[发明专利]基于双相机标定的螺栓尺寸高精度测量方法和装置

说明书

本发明公开了一种基于双相机标定的螺栓尺寸高精度测量方法和装置，方法包括以下步骤：获取位于待测螺栓两侧相机同时拍摄的两张螺栓边缘图像；对两个相机的光心间距和单像素精度进行精确标定；对获取的两张螺栓边缘图像进行二值化处理和边缘粗定位，并拟合螺栓粗定位边缘获取边缘曲线；根据所述边缘曲线截取螺纹边缘图像，并应用图像超分辨率重建模型去除螺纹图像中的离焦模糊，获得清晰螺纹图像；在清晰螺纹图像中对螺纹牙顶、牙底坐标进行精确定位，根据待测尺寸的像素距离计算螺栓尺寸。本发明既能够实现螺栓高精度尺寸测量，又能够简化测量算法，增强算法的有效性，提高算法的运算速度，解决了传统测量算法量程小、精度低的问题。

技术领域

本发明涉及一种基于双相机标定的螺栓尺寸高精度测量方法和装置，属于物件尺寸测量技术领域。

背景技术

螺栓具有紧固工件的功能，是工业产品的重要组成部分，在日常生活和工业生产中有着不可或缺的作用，被誉为“工业之米”。螺栓尺寸参数决定了工业产品的稳固程度，螺栓某项尺寸指标不合格可能会导致产品结构松动，甚至崩塌，所以出厂前螺栓要经过严格的质量检测。

目前，针对螺栓尺寸测量，学者们提出了多种解决方案。西安科技大学李白萍在2020年发表的学术论文《基于Sherlock的螺栓几何尺寸测量》中，利用Sherlock机器视觉软件实现了测量精度达到0.03mm的几何尺寸测量。该方法基于国外企业研发的机器视觉平台实现，缺乏通用性和拓展性，并且测量精度较低。桂林电子科技大学李执在2022年发表的学术论文《基于机器视觉的金属工件尺寸测量》中，基于Ramer算法实现了测量目标轮廓分割，并利用亚像素细分技术检测亚像素边缘，但该方法测量结果不稳定，误差波动较大，当测量目标超过10mm，测量误差超过0.1mm。同时该算法计算量大，难以适用于工业场景。

基于上述现有螺栓尺寸测量方案存在的问题，亟需一种新的测量方法以提高螺栓尺寸的测量精度。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出了一种基于双相机标定的螺栓尺寸高精度测量方法和装置，能够解决传统测量方法量程小、精度低的问题，为螺栓质量检测提供了很好的技术保障。

本发明解决其技术问题采取的技术方案是：

一方面，本发明实施例提供的一种基于双相机标定的螺栓尺寸高精度测量方法，包括以下步骤：

获取位于待测螺栓两侧相机同时拍摄的两张螺栓边缘图像；

对两个相机的光心间距和单像素精度进行精确标定；

对获取的两张螺栓边缘图像进行二值化处理和边缘粗定位，并拟合螺栓粗定位边缘获取边缘曲线；

根据所述边缘曲线截取螺纹边缘图像，并应用图像超分辨率重建模型去除螺纹图像中的离焦模糊，获得清晰螺纹图像，提高图像清晰度；

在清晰螺纹图像中对螺纹牙顶、牙底坐标进行精确定位，根据待测尺寸的像素距离计算螺栓尺寸。

作为本实施例一种可能的实现方式，所述位于待测螺栓两侧相机的光轴平行，且两侧相机光心间的中点位于螺栓的中心轴线上，所述待测螺栓垂直设置在旋转测量装置上，且旋转测量装置的垂直中心线与螺栓的中心轴线同轴。

作为本实施例一种可能的实现方式，所述对两个相机的光心间距和单像素精度进行精确标定，包括：

选取图像中标准件两端的坐标，计算像素距离，并结合实际尺寸计算单像素精度；所述标准件包括标准螺栓或标准刻度尺；

所述单像素精度计算公式如下所示：

其中，L_r表示标准件实际尺寸或刻度尺实际值，L_p表示标准件或刻度尺的像素距离；