[发明专利]轮胎多几何参数的激光视觉在线自动测量方法

摘要

本发明属于测量技术领域，将提供一种轮胎多几何参数的在线自动非接触测量方法。本发明向轮胎投射激光光平面，利用CCD摄像机获取变形特征线的图像，根据轮胎表面轮廊的关键特征点的三维信息，计算出轮胎的多个几何尺寸参数。本发明实现了单传感器一次测量轮胎多几何参数；测量传感器结构简单、成本低、测量精度较高、测量效率高、测量范围大，能对不同规格的轮胎进行测量；测量设备自动化程度高，测量过程简单。

主权项

1、一种轮胎几何参数的在线自动测量方法，其特征在于，测量过程分标定和测量两个阶段，进行一次标定后可连续测量，具体步骤如下：1.1标定阶段：1.1.1、在测量工位放置轮胎模型，它是加工制造的圆形实体，下表面为一平面，中心有一直径为5～50mm的圆孔，使用自动定中机构将轮胎模型定中；1.1.2、在测量现场安装激光视觉传感器，打开传感器电源，调整传感器的位置，使得传感器投射出的光平面与基准平面垂直，且通过模型轮胎的中心，将视觉传感器固定好；1.1.3、拍摄轮胎模型的图像，自动提取轮胎中心的图像坐标，以及投射到轮胎模型上表面的光条，使用图像处理算法，光条中心提取算法，提取光条中心，并拟合直线，作为基准直线，然后从测量工位移走轮胎模型；1.1.4、设定靶标，靶标为一个二维平面，靶面上有预先设置的特征点，靶标面为下述结构之一：A、靶标甲，在靶标平面上布满黑白相间的棋盘格，黑白方块的边长为(3～50)mm，其边长精度为(0.001～0.01)mm，黑方块与白方块公有的顶点称为格点，选取靶面上格点作为标定特征点，特征点的数量为16～400个；B、靶标乙，在靶标平面上有成矩阵排列的黑色方块，方块数量为4～100个，方块的边长为(3～50)mm，其边长精度为(0.001～0.01)mm，方块间距为3～50mm，其间距精度为(0.001～0.01)mm，选取每个方块的顶点为特征点；1.1.5、在摄像机的视场范围内，自由、非平行地移动平面靶标至少5个位置，每移动一个位置，拍摄一幅图像，要求平面靶标的黑色方块包含在图像内；1.1.6、提取标定特征点的图像坐标，并将其和对应的世界坐标用来标定摄像机内部参数；1.1.7、放置三维立体标定靶标，该标定靶标由两个相互垂直的平面组成，每个平面上有两列两行凸起黑色方块，每行中方块数量为2～50个，方块间距为10～100mm，精度为(0.01～0.1)mm，每个方块顶点为特征点；1.1.8、拍摄一幅三维靶标图像，要求光条能够横向通过靶标的一行黑色方块上，并且图像包括靶标的所有黑色方块在内；1.1.9、提取光条和所有黑色方块的顶点图像坐标，计算标定特征点即光条拟合直线与同一列黑色方块顶点拟合直线的交点的图像坐标，利用交比不变原理，计算标定特征点的世界坐标；1.1.10、利用求出的标定特征点图像坐标和世界坐标，标定激光视觉传感器的结构参数；1.1.11、将标定的摄像机内部参数、传感器结构参数、轮胎定位中心和基准直线参数保存到系统参数文件中，以备测量阶段调用；1.2、测量阶段：1.2.1、由轮胎传送机构将被测轮胎自动运输到测量工位，轮胎定中机构将被测轮胎自动定中；1.2.2、拍摄轮胎的图像；1.2.3、提取投射到轮胎表面上光条的中心特征线，自动提取轮胎的投影主特征曲线以及关键特征点的图像坐标，根据摄像机模型，将其转换为归一化图像坐标；1.2.4、根据传感器测量模型，计算出轮胎的几何尺寸即轮胎内、外直径和断面宽度，显示测量结果。1.2.5、重复1.2.1～1.2.4，进行新的轮胎测量。