CN103196394A - 汽车形貌光栅场投影主动视觉测量系统 - Google Patents

汽车形貌光栅场投影主动视觉测量系统 Download PDF

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徐观
苏建
李晓韬
卢雪
张立斌
陈熔
潘洪达
戴建国
林慧英
刘玉梅
孙丽娜
宋健
曹晓宁
张益瑞
郝照冰
刘换平
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Abstract

本发明公开了一种汽车形貌光栅场投影主动视觉测量系统，旨在克服无法实现路面裂纹图像采集和路面状况评价的问题。该系统包括前光栅投影系统(A1)，右光栅投影系统(A2)，左光栅投影系统(A3)，后光栅投影系统(A4)，前右图像采集系统(B1)，前左图像采集系统(B2)，后右图像采集系统(B3)与后左图像采集系统(B4)。该设计提供了一种可以通过光栅场投影建立特征点并由机器视觉自动重建汽车形貌的汽车形貌光栅场投影主动视觉测量系统。

Description

汽车形貌光栅场投影主动视觉测量系统
技术领域
本发明涉及一种汽车工业领域的检测设备，更具体的说，它涉及一种汽车形貌光栅场投影主动视觉测量系统。
背景技术
为保证汽车的安全行驶，汽车车体长度的测量是汽车检测领域的主要检测项目之一。目前，对汽车尺寸的测量主要停留在手工米尺测量，效率低，精度差，工作人员劳动强度大。采用采集汽车图像进而实现整车尺寸测量的方法解决了以上技术瓶颈，然而由于营运车辆的形状复杂且长度方向尺寸大，摄像机采集的整车图像中提取车辆算法复杂，测量精度低、耗时长，无法适应检测线的检测节拍，因此设计汽车形貌光栅场投影主动视觉测量系统，对汽车工业检测领域的技术进步具有重要意义。
发明内容
本发明针对目前无法实现汽车车身形貌自动化测量的现状，提供了一种能够从屋顶沿营运汽车车长方向向车身投射周期变化的光栅场，透过采集到的光栅场投影到车身的变化情况分析并重建车身的形貌信息，实现了一种测量准确度高、测量快速、易于安装、通用性强、性能可靠的可满足国家计量、质量监督部门以及生产厂家整车形貌采集要求的汽车形貌光栅场投影主动视觉测量系统。
参阅图1至图5，为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案予以实现。本发明所提供的汽车形貌光栅场投影主动视觉测量系统由前光栅投影系统，右光栅投影系统，左光栅投影系统，后光栅投影系统，前右图像采集系统，前左图像采集系统，后右图像采集系统，后左图像采集系统4组成。
前光栅投影系统，右光栅投影系统，左光栅投影系统与后光栅投影系统A4结构完全相同，分别位于待检汽车的正前方、正右方、正左方、正后方，前光栅投影系统和后光栅投影系统的纵向平面与待检汽车的纵平面重合，右光栅投影系统与左光栅投影系统关于待检汽车纵平面对称放置，前光栅投影系统与后光栅投影系统的距离为2m-25m，右光栅投影系统与左光栅投影系统的距离为2m-8m，前光栅投影系统，右光栅投影系统，左光栅投影系统与后光栅投影系统在同一平面内且距地面的高度为1m-8m。
前右图像采集系统，前左图像采集系统，后右图像采集系统与后左图像采集系统结构完全相同，分别位于待检汽车的前右方、前左方、后右方、后左方，其安装位置构成一个矩形，前右图像采集系统与前左图像采集系统关于待检汽车纵平面对称放置，后右图像采集系统与后左图像采集系统关于待检汽车纵平面对称放置，前右图像采集系统与前左图像采集系统的距离为2m-8m，后右图像采集系统与后左图像采集系统的距离为2m-8m，前右图像采集系统与后右图像采集系统的距离为2m-25m，前右图像采集系统，前左图像采集系统，后右图像采集系统与后左图像采集系统在同一平面内且距地面的高度为1m-8m。
技术方案中所述的前光栅投影系统包括投影仪支架与光栅投影仪。
屋顶的膨胀螺栓穿入投影仪支架顶部的四个圆形通孔与螺母螺纹固定连接，四个螺栓自上而下穿过投影仪支架底部的四个圆形通孔与光栅投影仪顶部的四个螺纹孔螺纹固定连接。
所述的投影仪支架为标准钢板折弯加工的横截面为倒Ω形侧面为直角梯形的零件，投影仪支架的顶部两侧对称加工四个圆形通孔，底部对称加工四个圆形通孔。
技术方案中所述的前右图像采集系统包括摄像机，摄像机架与立柱。
地面的膨胀螺栓穿入摄像机架方形钢板的四个圆形通孔与螺母螺纹固定连接，一个螺栓自下而上穿过摄像机架的顶面与摄像机底部的螺纹孔螺纹固定连接，另一个螺栓自外而内穿过摄像机架的侧面与立柱侧面的螺纹通孔螺纹固定连接。
所述的立柱为上部的标准矩形钢管和底部的方形钢板焊接而成的细长柱形零件，矩形钢管的侧面加工两排同轴螺纹通孔，底部的方形钢板四角对称加工四个圆形通孔。
所述的摄像机架为标准钢板加工的L形零件，摄像机架的顶面和侧面中部分别加工一个圆形通孔。
本发明的有益效果是：
(1)本发明采用四个投影仪从四个方向将周期性的光栅场投影到待检汽车表面，根据车辆表面光栅的变化建立测量特征点，利用机器视觉原理采集车辆在光栅场中的图像并处理车辆形貌信息，避免了人工处理的繁重劳动，提高了系统的检测精度和检测效率。
(2)本发明的主要零件采用标准型钢进行加工，首先，标准型钢产量大，机械加工工序少，生产成本较低；其次，作为测量仪器的重要附件，采用标准型钢具有一定的强度，能够在长期使用中不变形，保证测量的精度，可以满足国家标准对测量精度的要求。
附图说明
图1是汽车形貌光栅场投影主动视觉测量系统的轴测图；
图2是汽车形貌光栅场投影主动视觉测量系统的光栅投影系统A的上轴测图；
图3是汽车形貌光栅场投影主动视觉测量系统的光栅投影系统A的下轴测图；
图4是汽车形貌光栅场投影主动视觉测量系统的图像采集系统B的轴测图；
图5是汽车形貌光栅场投影主动视觉测量系统的图像采集系统B的摄像机3、摄像机架4与立柱5连接部分轴测图；
图中：A.光栅投影系统，B.图像采集系统，1.投影仪支架，2.光栅投影仪，3.摄像机，4.摄像机架，5.立柱。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步的详细描述：
本发明针对目前无法实现汽车车身形貌自动化测量的现状，提供了一种能够从屋顶沿营运汽车车长方向向车身投射周期变化的光栅场，透过采集到的光栅场投影到车身的变化情况分析并重建车身的形貌信息，实现了一种测量准确度高、测量快速、易于安装、通用性强、性能可靠的可满足国家计量、质量监督部门以及生产厂家整车形貌采集要求的汽车形貌光栅场投影主动视觉测量系统。
本发明采用四个投影仪从四个方向将周期性的光栅场投影到待检汽车表面，根据车辆表面光栅的变化建立测量特征点，利用机器视觉原理采集车辆在光栅场中的图像并处理车辆形貌信息，避免了人工处理的繁重劳动，提高了系统的检测精度和检测效率。本发明的主要零件采用标准型钢进行加工，首先，标准型钢产量大，机械加工工序少，生产成本较低；其次，作为测量仪器的重要附件，采用标准型钢具有一定的强度，能够在长期使用中不变形，保证测量的精度，可以满足国家标准对测量精度的要求。
参阅图1至图5，汽车形貌光栅场投影主动视觉测量系统由前光栅投影系统A1，右光栅投影系统A2，左光栅投影系统A3，后光栅投影系统A4，前右图像采集系统B1，前左图像采集系统B2，后右图像采集系统B3，后左图像采集系统B4组成。
前光栅投影系统A1，右光栅投影系统A2，左光栅投影系统A3与后光栅投影系统A4结构完全相同，分别位于待检汽车的正前方、正右方、正左方、正后方，前光栅投影系统A1和后光栅投影系统A4的纵向平面与待检汽车的纵平面重合，右光栅投影系统A2与左光栅投影系统A3关于待检汽车纵平面对称放置，前光栅投影系统A1与后光栅投影系统A4的距离为2m-25m，右光栅投影系统A2与左光栅投影系统A3的距离为2m-8m，前光栅投影系统A1，右光栅投影系统A2，左光栅投影系统A3与后光栅投影系统A4在同一平面内且距地面的高度为1m-8m。
前右图像采集系统B1，前左图像采集系统B2，后右图像采集系统B3与后左图像采集系统B4结构完全相同，分别位于待检汽车的前右方、前左方、后右方、后左方，其安装位置构成一个矩形，前右图像采集系统B1与前左图像采集系统B2关于待检汽车纵平面对称放置，后右图像采集系统B3与后左图像采集系统B4关于待检汽车纵平面对称放置，前右图像采集系统B1与前左图像采集系统B2的距离为2m-8m，后右图像采集系统B3与后左图像采集系统B4的距离为2m-8m，前右图像采集系统B1与后右图像采集系统B3的距离为2m-25m，前右图像采集系统B1，前左图像采集系统B2，后右图像采集系统B3与后左图像采集系统B4在同一平面内且距地面的高度为1m-8m。
前光栅投影系统A1包括投影仪支架1与光栅投影仪2。
投影仪支架1为标准钢板折弯加工的横截面为倒Ω形侧面为直角梯形的零件，投影仪支架1的顶部两侧对称加工四个圆形通孔，屋顶的膨胀螺栓穿入投影仪支架1顶部的四个圆形通孔与螺母螺纹固定连接，底部对称加工四个圆形通孔，四个螺栓自上而下穿过投影仪支架1底部的四个圆形通孔与光栅投影仪2顶部的四个螺纹孔螺纹固定连接。
前右图像采集系统B1包括摄像机3，摄像机架4与立柱5。
立柱5为上部的标准矩形钢管和底部的方形钢板焊接而成的细长柱形零件，矩形钢管的侧面加工两排同轴螺纹通孔，底部的方形钢板四角对称加工四个圆形通孔，地面的膨胀螺栓穿入摄像机架4方形钢板的四个圆形通孔与螺母螺纹固定连接。
摄像机架4为标准钢板加工的L形零件，摄像机架4的顶面和侧面中部分别加工一个圆形通孔，一个螺栓自下而上穿过摄像机架4的顶面与摄像机3底部的螺纹孔螺纹固定连接，另一个螺栓自外而内穿过摄像机架4的侧面与立柱5侧面的螺纹通孔螺纹固定连接。
汽车形貌光栅场投影主动视觉测量系统的使用方法：
将前光栅投影系统A1，右光栅投影系统A2，左光栅投影系统A3，后光栅投影系统A4通过膨胀螺栓对称安装在屋顶，将前右图像采集系统B1，前左图像采集系统B2，后右图像采集系统B3，后左图像采集系统B4通过膨胀螺栓对称安装在地面，待检汽车行驶到系统检测范围后，分别或同时开启前光栅投影系统A1，右光栅投影系统A2，左光栅投影系统A3，后光栅投影系统A4并向待检汽车投射光栅场，开启前右图像采集系统B1，前左图像采集系统B2，后右图像采集系统B3，后左图像采集系统B4采集待检汽车在光栅场中的图像并对图像中的光栅变化的特征点进行重建，实现汽车形貌光栅场投影主动视觉测量。

Claims (6)

1.一种汽车形貌光栅场投影主动视觉测量系统，其特征在于所述的汽车形貌光栅场投影主动视觉测量系统包括前光栅投影系统(A1)，右光栅投影系统(A2)，左光栅投影系统(A3)，后光栅投影系统(A4)，前右图像采集系统(B1)，前左图像采集系统(B2)，后右图像采集系统(B3)与后左图像采集系统(B4)；
前光栅投影系统(A1)，右光栅投影系统(A2)，左光栅投影系统(A3)与后光栅投影系统(A4)结构完全相同，分别位于待检汽车的正前方、正右方、正左方、正后方，前光栅投影系统(A1)和后光栅投影系统(A4)的纵向平面与待检汽车的纵平面重合，右光栅投影系统(A2)与左光栅投影系统(A3)关于待检汽车纵平面对称放置，前光栅投影系统(A1)与后光栅投影系统(A4)的距离为2m-25m，右光栅投影系统(A2)与左光栅投影系统(A3)的距离为2m-8m，前光栅投影系统(A1)，右光栅投影系统(A2)，左光栅投影系统(A3)与后光栅投影系统(A4)在同一平面内且距地面的高度为1m-8m；
前右图像采集系统(B1)，前左图像采集系统(B2)，后右图像采集系统(B3)与后左图像采集系统(B4)结构完全相同，分别位于待检汽车的前右方、前左方、后右方、后左方，其安装位置构成一个矩形，前右图像采集系统(B1)与前左图像采集系统(B2)关于待检汽车纵平面对称放置，后右图像采集系统(B3)与后左图像采集系统(B4)关于待检汽车纵平面对称放置，前右图像采集系统(B1)与前左图像采集系统(B2)的距离为2m-8m，后右图像采集系统(B3)与后左图像采集系统(B4)的距离为2m-8m，前右图像采集系统(B1)与后右图像采集系统(B3)的距离为2m-25m，前右图像采集系统(B1)，前左图像采集系统(B2)，后右图像采集系统(B3)与后左图像采集系统(B4)在同一平面内且距地面的高度为1m-8m。
2.按照权利要求1所述的汽车形貌光栅场投影主动视觉测量系统，其特征在于所述的前光栅投影系统(A1)包括投影仪支架(1)与光栅投影仪(2)；
屋顶的膨胀螺栓穿入投影仪支架(1)顶部的四个圆形通孔与螺母螺纹固定连接，四个螺栓自上而下穿过投影仪支架(1)底部的四个圆形通孔与光栅投影仪(2)顶部的四个螺纹孔螺纹固定连接。
3.按照权利要求1所述的汽车形貌光栅场投影主动视觉测量系统，其特征在于所述的前右图像采集系统(B1)包括摄像机(3)，摄像机架(4)与立柱(5)；
地面的膨胀螺栓穿入摄像机架(4)方形钢板的四个圆形通孔与螺母螺纹固定连接，一个螺栓自下而上穿过摄像机架(4)的顶面与摄像机(3)底部的螺纹孔螺纹固定连接，另一个螺栓自外而内穿过摄像机架(4)的侧面与立柱(5)侧面的螺纹通孔螺纹固定连接。
4.按照权利要求2所述的汽车形貌光栅场投影主动视觉测量系统，其特征在于所述的投影仪支架(1)为标准钢板折弯加工的横截面为倒Ω形侧面为直角梯形的零件，投影仪支架(1)的顶部两侧对称加工四个圆形通孔，底部对称加工四个圆形通孔。
5.按照权利要求3所述的汽车形貌光栅场投影主动视觉测量系统，其特征在于所述的摄像机架(4)为标准钢板加工的L形零件，摄像机架(4)的顶面和侧面中部分别加工一个圆形通孔。
6.按照权利要求3所述的汽车形貌光栅场投影主动视觉测量系统，其特征在于所述的立柱(5)为上部的标准矩形钢管和底部的方形钢板焊接而成的细长柱形零件，矩形钢管的侧面加工两排同轴螺纹通孔，底部的方形钢板四角对称加工四个圆形通孔。
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