[发明专利]一种孔的视觉测量方法

摘要

本发明公开了一种孔的视觉测量方法，本发明所采用的技术方案是，一种孔的视觉测量方法，具体为：步骤1，采用自然光或者结构光投射孔，使孔内柱面上产生一条投影曲线，使用相机在不同位置采集同一孔的两幅图像；步骤2，将采集的两幅图像进行图像处理，并提取每幅孔图像中孔端面边缘曲线及孔内柱面投影曲线；步骤3，采用极线匹配的方法，立体视觉计算孔端面边缘曲线上点的三维坐标和孔内柱面投影曲线上点的三维坐标；步骤4，根据步骤3计算的孔端面边缘曲线上点的三维坐标，计算孔轴线方程，然后计算孔端面边缘上各点和孔内柱面投影曲线上各点到孔轴线的距离，然后求得平均值，即为孔径大小。本发明的方法测量操作方便、测量精度高。

主权项

1.一种孔的视觉测量方法，其特征在于，具体按照以下步骤实施：/n步骤1，采用自然光或者结构光投射孔，使孔内柱面上产生一条投影曲线，使用相机在不同位置采集同一孔的两幅图像，分别记为Image 1和Image 2；/n步骤2，对步骤1采集的两幅图像进行图像处理，并提取每幅孔图像中孔端面边缘曲线及孔内柱面投影曲线；/n步骤3，采用极线匹配的方法，立体视觉计算孔端面边缘曲线上点的三维坐标和孔内柱面投影曲线上点的三维坐标；/n步骤4，根据步骤3计算的孔端面边缘曲线上点的三维坐标，计算孔轴线方程，然后计算孔端面边缘上各点和孔内柱面投影曲线上各点到孔轴线的距离，然后求得平均值，即为孔径大小；/n步骤4.1，根据孔端面边缘曲线上的点的三维坐标，拟合孔端面平面，得到孔端面的法向，计算对孔端面的坐标变换矩阵，使得孔端面法向与Z轴平行，得到变换后的孔端面平面方程z＝z₀；/n根据孔内柱面投影曲线上m个点的三维坐标，采用对孔端面相同的坐标变换矩阵进行坐标变换，得到变换后孔内柱面投影曲线上m个点的三维坐标；/n步骤4.2，采集经步骤4.1中变换后孔端面边缘点的数据，采用直接最小二乘法拟合变换后的孔端面边缘曲线方程，计算出孔端面的中心坐标(x_c,y_c,z₀)；/n步骤4.3，设定孔轴线方向为t(v,w,1)^T，根据步骤4.2中获取的孔端面边缘曲线方程，分别经过步骤4.1中变换后的孔内柱面投影曲线上的i个点p_i(x_i,y_i,z_i)，以设定的孔轴线方向矢量l″(0,0,1)^T作母线，母线交孔端面平面于点q_i(x′_i,y′_i,z₀)，优化各点q_i(x′_i,y′_i,z₀)到变换后孔端面边缘曲线的距离，使得各点q_i(x′_i,y′_i,z₀)到变换后孔端面边缘曲线的距离平方和越来越小，此时，母线不断接近真实母线，真实母线的方向即为孔轴线方向；/n步骤4.4，由步骤4.2、步骤4.3得到孔端面的中心坐标(x_c,y_c,z₀)和孔轴线方向，根据步骤4.1中对孔端面的坐标变换矩阵逆变换，得到实际孔端面中心点坐标和孔轴线方向，从而得到实际孔轴线方程；/n步骤4.5，根据步骤4.4得到的孔轴线方程和步骤3得到的孔端面边缘曲线上的点和孔内柱面投影曲线上的点，计算各点到孔轴线的距离，求得平均距离值，即为孔半径。/n