[发明专利]一种非接触式柱状物垂直度检测方法及装置

摘要

本发明公开了一种非接触式柱状物垂直度检测方法及装置。本发明利用双目高清摄像头和激光线实现对柱状物体实时的垂直度检测，激光线作为垂直基准，双目高清摄像头对柱状成像，通过边沿检测和直线检测方法，实现对柱状物体边沿位置标定，通过对比一定范围内与基准线的距离测量柱状的垂直度，通过本方案可以实现对柱状的高精度非接触式测量，测量精度在0.05°；采用两台相机视场范围θ＝62°、分辨率为5K×5K相机、相机水平夹角Φ＝60°、激光器一台架设在两台相机中间，可以发射一条或者多条水平和垂直激光线，长度根据被测柱状物的高度决定，激光线长度小于等于柱状物的高度、一台小型工控机实现对圆柱铁芯的垂直度测量，该装置制作简单、操作方便、测量准确。

主权项

1.一种非接触式柱状物垂直度测量装置的垂直度测量方法，其特征在于应用一种非接触式柱状物垂直度测量装置，该装置包括两台相机、激光器和工控机，/n所述的两台相机视场范围为62°，分辨率为5K×5K；/n所述的激光器为LED激光器；/n所述的两台相机相对于被测柱状物左右对称放置，两相机与水平线水平夹角Φ均为60°，相机之间的距离及与被测物体之间距离满足相机视场覆盖范围，相机的物方分辨率至少在1mm的精度范围内；/n所述的激光器位于两台相机中间，产生一条或多条长度小于等于柱状物高度的激光线；/n所述的工控机对从两台相机分别获取的两幅图像信息做边沿检测和直线检测，实现对柱状物X、Y方向偏差计算，实现对柱状物垂直度测量：/n包括如下步骤：/n(1)激光器发射垂直线性激光，激光条数为一条或者多条，或者增加一条水平激光线作为水平参考，垂直线性激光线作为标准垂直参考系；/n(2)对由相机获取的图像进行边沿检测和滤波，边沿检测算法采用Robert算子、Prewitt算子、Sobel算子、Laplacian算子或Canny算子，同时通过滤波算法进行光滑处理；通常用一阶导数表示原始数据亮度的梯度，通过这个信息就能在图像中搜索峰值，I(x)表示x点的亮度，I(x)的导数I’(x)表示为：/nI’(x)＝-1/2*I(x-1)+I(x)-1/2*I(x+1)/n基于零交叉的方法是通过找到图像得到的二阶导数的零交叉点来定位边缘位置，这种方法是求图像梯度的变化率，通过零点检测得到梯度的局部最大值I”(x)，I”(x)表示为：/nI”(x)＝-I(x-1)+2*I(x)-I(x+1)/n(3)对边沿检测和滤波处理的图像信息进行直线检测，检测到柱状物体的两侧边沿和激光线；利用霍夫变换、Freeman准则直线检测方法实现直线检测；直线在x-y坐标系的表达式为ax+by＝1,将x,y当做已知量投影到a-b坐标系中，任意一点(x,y)在a-b坐标系中均为一条曲线，曲线相交最多点的(a,b)就是直线方程的参数；图像上的点通过霍夫变换检测，查找a-b坐标系中曲线相交最多的，这一交点(a,b)即为直线的参数；/n(4)根据柱型物体两侧直线在ΔH高度差内的两端与基准激光线的像素差计算某一维上的偏斜程度，ΔN×图像分辨率等于偏斜距离，ΔN为像素点的间距值大小，通过计算X、Y方向的偏斜距离得到柱状物体在X、Y方向上的偏斜角度，根据X、Y方向的偏斜映射到平面坐标系方向，利用气泡法显示偏斜方向，根据偏斜角度确定气泡距离圆心的距离，X方向计算原理为柱形物体边沿直线与高度差为H距离标准激光基线的偏离△S，△S＝(S2-S1)，S2、S1分别为柱形物体边沿直线在H高度差内的两端与激光基线的间距值的大小，偏离角度tan(θ)＝△S/H，同样的原理计算Y方向。/n