CN103615980A - 一种板件上圆孔参数的测量方法及系统 - Google Patents

一种板件上圆孔参数的测量方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种板件上圆孔参数的测量方法及系统,其中方法包括:获取多目相机的内外参数;利用多目相机对板件进行图像采集,获得板件的局部平面灰度图像;根据局部平面灰度图像获取板件上直线段端点和圆孔特征参数的像素值;根据局部平面灰度图像中圆孔特征参数的像素值,和多目相机的内外参数,确定每对双目相机坐标系下圆孔的局部空间参数;通过多目相机的内外参数对每对双目相机坐标系下圆孔的局部空间参数进行转换拼接,确定板件上圆孔的整体空间信息。本发明提供的方案提高了板孔的测量精度、测量速度和完整程度,降低了测量成本。

Description

一种板件上圆孔参数的测量方法及系统
技术领域
[0001] 本发明涉及测量技术领域,特别是指一种板件上圆孔参数的测量方法及系统。
背景技术
[0002] 近年来,板型零件成为当前机电产品中重要的零件之一,在航空、航天、汽车、船舶等工业领域应用十分广泛。圆孔是板型零件上最主要的特征,通常用来对板件进行定位和联接。在大尺寸的板件上,圆孔往往具有数量多、分布广、尺寸大小不一致等特点,其加工精度的高低,直接决定了零件性能的好坏。随着工业技术的不断进步,人们对零件特征测量的精度和效益提出了越来越高的要求。由于圆孔在工业零件中的广泛应用,快速而准确的检测其半径和位置,在工业现场,特别是自动化检验和装配领域有着广泛的应用前景。现今不但对圆孔的测量精度提出了更高的要求,并且越来越需要实现在线实时测量。
[0003] 在现有技术中,目前,国内外对于板件上圆孔的空间位置测量主要包括以下两种测量方法:
[0004] 第一种:基于机械装置的接触式测量方法
[0005] 该种测量方法是采用游标卡尺、内径千分尺、量规、三坐标测量机等测量工具对圆孔的直径进行直接测量。这种测量方法操作简单,对工人的技术要求较低,目前国内工厂仍广泛采用这种测量方法。
[0006] 然而,随着板件加工工业的发展,这种方法也暴露出一些问题。首先,接触式测量受到测量仪器和孔的尺寸限制,对于微孔以及较大尺寸的圆孔,无法使用传统的测量仪器进行测量;其次,接触式测量一次性只能测一个圆孔,而且测量结果对工人技术依赖较高,容易因人为原因而产生测量误差,并且效率较低,对于拥有较多圆孔的板型零件,接触式测量无法胜任;第三,由于测量时测量仪器需与待测件进行接触,容易造成薄板等刚性比较差的板件变形,造成测量失真,影响测量精度。作为接触式测量方法中的一种精密几何量测量手段,三坐标测量机的测量精度虽然高,但其价格昂贵,对使用环境要求高,测量速度慢,对于圆孔边界只能测量有限个点,无法全面描述圆孔的几何尺寸特征,并且测量过程需人工干预,还需要对测量结果进行探头损伤及探头半径补偿。
[0007] 第二种:基于万能工具显微镜的非接触式圆孔测量方法
[0008] 万能工具显微镜是机械制造行业常用的一种大型和复杂的光学测量仪器。它主要以影相法和轴切法为瞄准方法,按照直角坐标或极坐标来精确地测量板件上直线段的长度、角度以及圆孔的直径。影像法是直接依靠显微镜将影像放大来瞄准读数,轴切法是为了在轮廓对准上克服因衍射现象带来的测量误差,利用所配附件测量刀上的刻线代替被测表面轮廓来完成瞄准。这种方法测量的结果较为精确。
[0009] 但是,在生产实际测量中发现,该测量方法还是存在某些不足。首先,显微镜的研发周期长,研发成本高,价格昂贵。其次,对于大尺寸、圆孔数量较多的板件,该方法存在一定的局限性,测量效率还不是很理想。
[0010] 在现有技术中,通常使用双目视觉技术来重建空间一点的坐标,其基本流程包括标定、匹配及重建。双目视觉技术能够通过两个相机的内、外参数和两个相机成像平面上的对应点坐标来重建空间一点坐标,如图1所示,I1和I2分别是左右两个相机的成像平面,C1和C2分别是左右两个相机的光心,在空间某一平面JI (三角BC1MC2所在平面)上有一点M,该M点在I1和I2上的投影点分别为P1和P2 (C1MX2M与像平面I1U2的交点),将两个成像平面I1和I2分别与平面π的交线ei和e2称为极线,P1和P2必过极线。由几何关系可知,如果知道两个相机光心C1和C2之间的距离、光心C1和C2分别到成像平面I1和I2的距离(焦距)、两成像平面I1和I2的夹角等双目视觉系统的内、外参数以及成像平面I1上的点P1的坐标,即可确定e2 (相应地,通过像平面I2上的点P2的坐标也可以确定ei),则P1的对应点P2必在极线上(可以利用匹配算法在极线上搜索P2),再通过P1和P2的坐标,即可唯一确定平面π上点M的空间坐标。
[0011] 但是,针对大尺寸板件上圆孔的空间位置的快速单次测量,仅仅采用双目测量是远远不够的。原因是在采集板件灰度图像过程中,由于相机的分辨率有限,采集较大范围的图像,会使图像中圆孔等特征的像素信息减少,从而影响后续的操作,最终降低测量的精度。
发明内容
[0012] 本发明要解决的技术问题是提供一种板件上圆孔参数的测量方法及系统,解决现有技术中基于机械装置的接触式圆孔测量方法和基于万能工具显微镜的非接触式圆孔测量方法过程繁琐复杂、效率较低、成本较高等不足,以及单纯的双目视觉方案测量大尺寸板件圆孔的空间位置信息不完整、精度低等问题。
[0013] 为解决上述技术问题,本发明的实施例提供一种板件上圆孔参数的测量方法,包括:
[0014] 步骤1:获取多目相机的内、外参数;
[0015] 步骤2:通过自动进给机械平台搭载所述板件向前进给,利用所述多目相机对板件进行图像采集,获得所述板件的局部平面灰度图像;
[0016] 步骤3:根据所述局部平面灰度图像获取所述板件上的直线段端点和圆孔特征参数的像素值;
[0017] 步骤4:根据所述局部平面灰度图像中所述圆孔特征参数的像素值,以及所述多目相机的内、外参数,确定每对双目相机坐标系下所述圆孔的局部空间参数;
[0018] 步骤5:通过所述多目相机的内、外参数,对每对双目相机坐标系下所述圆孔的局部空间参数进行转换、拼接,确定所述板件上圆孔的整体空间信息。
[0019] 上述的测量方法,其中,所述步骤3包括:
[0020] 步骤31:根据所述多目相机的内、外参数对所述局部平面灰度图像进行矫正,得到矫正后的图像;
[0021] 步骤32:获取所述矫正后的图像中的板件区域;
[0022] 步骤33:获取所述板件区域的边缘线;
[0023] 步骤34:根据所述边缘线,对所述板件上的直线段、圆孔等特征进行拟合,进而获取所述板件上的直线段端点和圆孔特征参数的像素值。
[0024] 上述的测量方法,其中,还包括:[0025] 步骤6:对各个所述多目相机所获取的所述局部平面灰度图像进行拼接,获取所述板件的整体平面灰度图像,根据所述圆孔的整体空间信息在所述整体平面灰度图像上显示所述圆孔并存储。
[0026] 上述的测量方法,其中,所述步骤6包括:
[0027] 步骤61:对每幅所述局部平面灰度图像进行畸变矫正,得到消除畸变的图像;
[0028] 步骤62:在两幅相邻的所述消除畸变的图像中,选取三个以上的公共特征点,由所述公共特征点计算出两幅图像的坐标转换矩阵;
[0029] 步骤63:以所述两幅图像中任一幅图像的坐标系为基准,通过所述坐标转换矩阵,将非基准图像中的全部像素点转换到基准图像中;
[0030] 步骤64:循环读取相邻的所述消除畸变的图像,并对其进行所述步骤62和所述步骤63的操作,直至得到所述板件的整体平面灰度图像;
[0031] 步骤65:根据所述圆孔的整体空间信息在所述整体平面灰度图像上显示所述圆孔并存储。
[0032] 上述的测量方法,其中,所述公共特征点包括:图像公共区域中的圆心点以及直线段的端点。
[0033] 上述的测量方法,其中,所述步骤2还包括:
[0034] 存储所述板件的局部平面灰度图像。
[0035] 上述的测量方法,其中,还包括如下步骤:
[0036] 导入板件设计模型,与所述板件上圆孔的整体空间信息进行对比及图表显示。
[0037] 上述的测量方法,其中,所述多目相机为:两两成对的偶数目相机。
[0038] 本发明还提供了一种板件上圆孔参数的测量系统,包括:
[0039] 第一获取模块,用于获取多目相机的内、外参数;
[0040]图像采集模块,用于通过多目相机对板件进行图像采集,获得所述板件的局部平面灰度图像;
[0041] 第二获取模块,用于根据所述局部平面灰度图像获取所述板件上的直线段端点和圆特征参数的像素值;
[0042] 尺寸测量模块,用于根据所述局部平面灰度图像中所述圆孔特征参数的像素值,以及所述多目相机的内、外参数,确定每对双目相机坐标系下所述圆孔的局部空间参数;
[0043] 数据拼接模块,用于通过所述多目相机的内、外参数,对每对双目相机坐标系下所述圆孔的局部空间参数进行转换、拼接,确定所述板件上圆孔的整体空间信息。
[0044] 上述的测量系统,其中,所述第二获取模块包括:
[0045] 第一图像处理单元,用于根据所述多目相机的内、外参数对所述局部平面灰度图像进行矫正,得到矫正后的图像;
[0046] 获取单元,用于获取所述矫正后的图像中的板件区域,并获取所述板件区域的边缘线;
[0047] 拟合获取单元,用于根据所述边缘线,对所述板件上的直线段、圆孔等特征进行拟合,进而获取所述板件上的直线段端点和圆孔特征参数的像素值。
[0048] 上述的测量系统,其中,还包括:
[0049] 拼接显示存储模块,用于对各个所述多目相机所获取的所述局部平面灰度图像进行拼接,获取所述板件的整体平面灰度图像,根据所述圆孔的整体空间信息在所述整体平面灰度图像上显示所述圆孔并存储。
[0050] 上述的测量系统,其中,所述拼接显示存储模块包括:
[0051] 第二图像处理单元,用于对每幅所述局部平面灰度图像进行畸变矫正,得到消除畸变的图像;
[0052] 选取计算单元,用于在两幅相邻的所述消除畸变的图像中,选取三个以上的公共特征点,由所述公共特征点计算出两幅图像的坐标转换矩阵;
[0053] 转换单元,用于以所述两幅图像中任一幅图像的坐标系为基准,通过所述坐标转换矩阵,将非基准图像中的全部像素点转换到基准图像中;
[0054] 循环操作单元,用于循环读取相邻的所述消除畸变的图像,然后由所述选取计算单元和所述转化单元进行操作,直至得到所述板件的整体平面灰度图像;
[0055] 显示存储单元,用于根据所述圆孔的整体空间信息在所述整体平面灰度图像上显示所述圆孔并存储。
[0056] 上述的测量系统,其中,所述公共特征点包括:图像公共区域中的圆心点以及直线段的端点。
[0057] 上述的测量系统,其中,所述图像采集模块包括:
[0058] 存储单元,用于存储所述板件的局部平面灰度图像。
[0059] 上述的测量系统,其中,还包括:
[0060] 对比显示模块,用于提供三维模型数据导入接口,通过导入板件设计模型,与由所述数据拼接模块得到的所述板件上圆孔的整体空间信息进行对比及图表显示。
[0061] 上述的测量系统,其中,所述多目相机为:两两成对的偶数目相机。
[0062] 本发明的上述技术方案的有益效果如下:
[0063] 上述方案中,所述板件上圆孔参数的测量方法通过多目相机对板件进行图像采集,获得所述板件的局部平面灰度图像;从该局部平面灰度图像中提取板件区域,并确定该板件区域的边缘线,从而测量该板件上圆孔的空间位置的两个物理量:圆孔圆心和圆孔直径,并在计算时,只需要重建板孔中心和若干边缘点的位置,以及测量出板孔的直径尺寸,不需重建整个板件的外表面形貌。这样就使计算工作极大地简化,从而能够灵活快速地对各种板件上圆孔的空间坐标进行测量,提高了测量精度、测量速度和完整程度,降低了成本。
附图说明
[0064] 图1为现有技术中利用双目视觉技术来重建空间一点坐标的原理示意图;
[0065] 图2为本发明实施例中测量系统的框架示意图;
[0066] 图3为本发明实施例中测量系统的结构原理示意图;
[0067] 图4为本发明实施例中测量系统组成示意图;
[0068] 图5为本发明实施例的六目板孔快速测量系统示意图;
[0069] 图6为本发明实施例中测量方法或测量系统所提取的板件边缘线示意图;
[0070] 图7为本发明实施例中被测板件分别投影在两个成像平面上的投影示意图;
[0071] 图8为图7中的投影经过矫正后的示意图;[0072] 图9为本发明实施例中测量方法的流程示意图。
具体实施方式
[0073] 为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚,下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。
[0074] 本发明针对现有的基于机械装置的接触式圆孔测量方法和基于万能工具显微镜的非接触式圆孔测量方法过程繁琐复杂、效率较低、成本较高等不足,以及单纯的双目视觉方案测量大尺寸板件圆孔的空间位置信息不完整、精度低等问题,提供一种板件上圆孔参数的测量系统,如图2所示,包括:
[0075] 第一获取模块,用于获取多目相机的内、外参数;
[0076]图像采集模块,用于通过多目相机对板件进行图像采集,获得所述板件的局部平面灰度图像;
[0077] 第二获取模块,用于根据所述局部平面灰度图像获取所述板件上的直线段端点和圆特征参数的像素值;
[0078] 尺寸测量模块,用于根据所述局部平面灰度图像中所述圆孔特征参数的像素值,以及所述多目相机的内、外参数,确定每对双目相机坐标系下所述圆孔的局部空间参数;
[0079] 数据拼接模块,用于通过所述多目相机的内、外参数,对每对双目相机坐标系下所述圆孔的局部空间参数进行转换、拼接,确定所述板件上圆孔的整体空间信息。
[0080] 具体地,本发明实施例提供的所述板件上圆孔参数的测量系统,其中,所述第二获取模块包括:第一图像处理单元,用于根据所述多目相机的内、外参数对所述局部平面灰度图像进行矫正,得到矫正后的图像;获取单元,用于获取所述矫正后的图像中的板件区域,并获取所述板件区域的边缘线;拟合获取单元,用于根据所述边缘线,对所述板件上的直线段、圆孔等特征进行拟合,进而获取所述板件上的直线段端点和圆孔特征参数的像素值。
[0081] 其中,上述尺寸测量模块获得的板孔的空间参数包括:板孔中心点坐标和板孔直径尺寸;上述获取单元具体可以通过机器视觉方法,对所获取的局部平面灰度图像进行增强和分割等处理,将板件区域从背景区域中提取出来,再提取出板件区域的边缘线。
[0082] 本发明实施例提供的所述板件上圆孔参数的测量系统,主要利用多目相机成像技术,通过对多目相机所获得的图像进行分析处理,实现对测量台上摆放的大尺寸板件非接触式单次快速测量,如板孔中心点位置、板孔直径等。将板孔的空间位置分解为板孔中心位置和板孔直径尺寸两个物理量,分别对其进行测量。在计算时,只需要重建板孔中心和若干边缘点的位置,以及测量出板孔的直径尺寸,不需重建整个板件的外表面形貌。这样就使计算工作极大地简化,从而能够灵活快速地对各种板件上圆孔的空间坐标进行测量。
[0083] 该系统具有快速、高精度、全自动测量等几大优势。利用该系统能够准确测量产品的几何参数,确定板孔加工的起始数据和矫正数据,保障加工产品在允许的公差范围内,最终保证其质量。采用本发明实施例提供的所述板件上圆孔参数的测量系统可以完全替代传统的机械式板孔测量系统,并且在响应速度、精度和操作便捷性上都要优于采用万能工具显微镜的板孔测量系统。
[0084] 进一步地,本发明实施例提供的所述板件上圆孔参数的测量系统,还包括:拼接显示存储模块,用于对各个所述多目相机所获取的所述局部平面灰度图像进行拼接,获取所述板件的整体平面灰度图像,根据所述圆孔的整体空间信息在所述整体平面灰度图像上显示所述圆孔并存储。
[0085] 其中,所述拼接显示存储模块包括:第二图像处理单元,用于对每幅所述局部平面灰度图像进行畸变矫正,得到消除畸变的图像;选取计算单元,用于在两幅相邻的所述消除畸变的图像中,选取三个以上的公共特征点,由所述公共特征点计算出两幅图像的坐标转换矩阵;转换单元,用于以所述两幅图像中任一幅图像的坐标系为基准,通过所述坐标转换矩阵,将非基准图像中的全部像素点转换到基准图像中;循环操作单元,用于循环读取相邻的所述消除畸变的图像,然后由所述选取计算单元和所述转化单元进行操作,直至得到所述板件的整体平面灰度图像;显示存储单元,用于根据所述圆孔的整体空间信息在所述整体平面灰度图像上显示所述圆孔并存储。
[0086] 其中,所述公共特征点包括:图像公共区域中的圆心点以及直线段的端点。
[0087] 为方便下步图像处理工作,本发明实施例提供的所述板件上圆孔参数的测量系统,其中,所述图像采集模块包括:存储单元,用于存储所述板件的局部平面灰度图像。
[0088] 为提高 测量的精度和相应速度,本发明实施例提供的所述板件上圆孔参数的测量系统,还包括:对比显示模块,用于提供三维模型数据导入接口,通过导入板件设计模型,与由所述数据拼 接模块得到的所述板件上圆孔的整体空间信息进行对比及图表显示。
[0089] 其中,所述多目相机为:两两成对的偶数目相机。
[0090] 下面以六目相机为例具体说明本发明实施例提供的所述板件上圆孔参数的测量系统的测量实施过程。
[0091] 如图3、图4和图5所示,六目相机I (搭载于机械平台3上)通过其镜头2对自动进给机械平台5上的被测板件4进行图像采集,照明光源6作为被测板件4的测量环境的光源,微型计算机7 (包括图像采集卡和测量系统软件)用于控制多目相机以及存储多目相机采集到的图像,其中,可以在计算机的存储介质中存储所述板件的局部平面灰度图像,并利用采集到的图像数据进行分析处理,将处理结果显示在显示器8上。其中,六目相机I具有六个调节位置:调节位置一 a、调节位置二 b、调节位置三C、调节位置四d、调节位置五e、调节位置六f ;镜头2可手动上下调节并可单自由度俯仰旋转调节。
[0092] 具体地,如图4和图5所示,在光学暗房内对六目系统的装置进行布置和安装,照明光源6采用LED漫射式前光源照明技术,即利用从被测板件前方照射过来的均匀视场的光,通过相机可以看到被测板件的边缘轮廓,继而测量板件上圆孔的尺寸和位置。六目相机I的两两共有视场构成一个锥形,这个锥形包括被测板件的最优测量部分。双目相机中的一个相机垂直于板件平面放置,用于测量板孔的二维直径;另一个相机与此相机呈一定的夹角,两者共同计算板孔中心的三维坐标。所有多目相机从多角度对板件进行图像采集,满足可以实现整体测量要求。再利用微型计算机7和系统软件控制六目相机I同时拍照,采集图像,以获取被测板件的局部平面灰度图像,可以在存储介质(例如计算机硬盘)中存储所采集的图像,以便于下步图像处理工作。
[0093] 根据双目视觉原理,对多目相机进行标定,求解两两相机的内、外参数。该内、外参数包括相机内参数和相机外参数,相机内参数包括焦距f,相机相邻像元的水平和垂直距离Sx、Sy,相机拍摄中心点坐标cx、Cy及图像大小W (宽)、L (高);相机外参数包括两相机的相对位置,相对位置包括空间的移动[X,y, z]和转动[α,β,gamma ]共6个未知量。对多目相机的标定方法采用制作标定板,对其从多角度,多位置采集图像,识别标定板上的标定点,反求相机的内、外参数。
[0094] 如图6所示,在上述获取板件区域和板件区域的边缘线A时,通过机器视觉方法,对所获取的板件的局部平面灰度图像进行增强和分割处理,将如图6所示的板件区域从背景区域中提取出来,再提取如图6中所示的板件区域的边缘线A。
[0095] 板孔中心坐标的计算,是通过对提取的板件边缘线进行拟合,获取拟合圆的圆心的像素坐标,通过极线和中心线约束,对一对双目图像中的圆心点进行匹配,利用双目视觉原理测量中心点的空间坐标。如图7所示,空间中的板件边缘线分别投影在两个成像平面I1和I2上,对在两个成像平面I1和I2上投影形成的图像进行矫正,从而使得两个图像上的对应像素在同一行。
[0096] 如图8所示,图像是根据多目相机的内、外参数进行矫正后的示意图,假设板件上的某一圆孔中心点P在成像平面I1和I2上的投影为P1和P2,由极线约束关系P1和P2必过同一极线(因为该P点在I1和I2上的投影点分别为P1和P2,C1P, C2p与像平面1:、I2的交点,将两个成像平面I1和I2分别与平面η的交线61和%称为极线,?1和?2必过极线),则该极线与成像平面上的板件的交点即为P1和p2。通过板孔中心点在成像平面I1U2上的对应点坐标,再结合两相机的内、外参数,就可以重建该中心点的三维坐标,从而通过提取板件上各个圆孔的中心点,通过多个中点分别在成像平面1:、I2上的对应点坐标,再结合两相机的内、外参数,就可以重建板件上的各个圆孔中心点。更具体地,将从成像平面I1上提取出的板孔中心点(Xyyi),根据极线约束,成像平面I2上的与点(Xyyi)对应的点必定与(Xi,Yi)的行坐标相同,行坐标即为修正后的极线的位置,并且成像平面12上的与点(Xi,yi)对应的点必定也是板孔的中心点,因此,成像平面I2上的行坐标为Xi的水平线和在成像平面I2上投影形成的板件的交点即为在成像平面I2上与点(Xi,yi)的对应点,由相机的内、外参数,重建板件上圆孔中心点的坐标。
[0097] 如图6所示,板孔的直径尺寸测量,是通过对提取的板孔边缘线A进行测量,首先按上述识别板孔中心点的方法,在拟合圆上提取一个圆周点,通过极线和中心线约束,对一对双目图像中的圆周点进行匹配,利用双目视觉原理测量圆周点的空间坐标,然后利用空间两点的距离公式来计算板孔的半径,从而得到板孔的直径。进一步地,为了提高测量的精度,可以在拟合圆的圆周上均匀地提取若干点,根据上述计算中心点空间坐标的方法,计算出各个圆周点的空间坐标,之后分别计算其与中心点的距离(即为板孔半径),并求取这些距离的平均值作为板孔半径。
[0098] 通过把每对相机所获得的板孔中心点通过图像数据相关算法进行取优整合拼接,以及测得的板孔直径,来最终确定整个板件上圆孔的空间参数,包括:板孔中心坐标和板孔直径。其中,对图像进行拼接时,将一组相互间重叠部分的图像序列进行空间匹配对准,经重采样合成后形成一幅包含各图像序列信息的宽视角场景的、完整的、高清晰的新图像。
[0099] 为解决上述技术问题,本发明实施例还提供了一种板件上圆孔参数的测量方法,如图9所示,包括:
[0100] 步骤1:获取多目相机的内、外参数;
[0101] 步骤2:通过自动进给机械平台搭载所述板件向前进给,利用所述多目相机对板件进行图像采集,获得所述板件的局部平面灰度图像;[0102] 步骤3:根据所述局部平面灰度图像获取所述板件上的直线段端点和圆孔特征参数的像素值;
[0103] 步骤4:根据所述局部平面灰度图像中所述圆孔特征参数的像素值,以及所述多目相机的内、外参数,确定每对双目相机坐标系下所述圆孔的局部空间参数;
[0104] 步骤5:通过所述多目相机的内、外参数,对每对双目相机坐标系下所述圆孔的局部空间参数进行转换、拼接,确定所述板件上圆孔的整体空间信息。
[0105] 具体地,本发明实施例提供的所述板件上圆孔参数的测量方法,其中,所述步骤3包括:步骤31:根据所述多目相机的内、外参数对所述局部平面灰度图像进行矫正,得到矫正后的图像;步骤32:获取所述矫正后的图像中的板件区域;步骤33:获取所述板件区域的边缘线;步骤34:根据所述边缘线,对所述板件上的直线段、圆孔等特征进行拟合,进而获取所述板件上的直线段端点和圆孔特征参数的像素值。
[0106] 本发明实施例提供的所述板件上圆孔参数的测量方法通过多目相机对板件进行图像采集,获得所述板件的局部平面灰度图像;从该局部平面灰度图像中提取板件区域,并确定该板件区域的边缘线,从而测量该板件上圆孔的空间位置的两个物理量:圆孔圆心和圆孔直径,并在计算时,只需要重建板孔中心和若干边缘点的位置,以及测量出板孔的直径尺寸,不需重建整个板件的外表面形貌。这样就使计算工作极大地简化,从而能够灵活快速地对各种板件上圆孔的空间坐标进行测量,提高了测量精度、测量速度和完整程度,降低了成本。
[0107] 上述图9所示的测量方法在具体实现时,还可以首先在光学暗房内对多目系统的装置进行布置和安装,包括图像采集设备(多目相机)、照明光源、计算机(安装好软件)等。
[0108] 进一步地,本发明实施例提供的所述板件上圆孔参数的测量方法,还包括:步骤6:对各个所述多目相机所获取的所述局部平面灰度图像进行拼接,获取所述板件的整体平面灰度图像,根据所述圆孔的整体空间信息在所述整体平面灰度图像上显示所述圆孔并存储。
[0109] 其中,所述步骤6包括:步骤61:对每幅所述局部平面灰度图像进行畸变矫正,得到消除畸变的图像;步骤62:在两幅相邻的所述消除畸变的图像中,选取三个以上的公共特征点,由所述公共特征点计算出两幅图像的坐标转换矩阵;步骤63:以所述两幅图像中任一幅图像的坐标系为基准,通过所述坐标转换矩阵,将非基准图像中的全部像素点转换到基准图像中;步骤64:循环读取相邻的所述消除畸变的图像,并对其进行所述步骤62和所述步骤63的操作,直至得到所述板件的整体平面灰度图像;步骤65:根据所述圆孔的整体空间信息在所述整体平面灰度图像上显示所述圆孔并存储。
[0110] 其中,所述公共特征点包括:图像公共区域中的圆心点以及直线段的端点。
[0111] 为方便下步图像处理工作,本发明实施例提供的所述板件上圆孔参数的测量方法,其中,所述步骤2还包括:存储所述板件的局部平面灰度图像。
[0112] 为提高测量的精度和相应速度,本发明实施例提供的所述板件上圆孔参数的测量方法,其中,还包括如下步骤:导入板件设计模型,与所述板件上圆孔的整体空间信息进行对比及图表显示。
[0113] 其中,所述多目相机为:两两成对的偶数目相机。
[0114] 综上,本发明实施例提供的所述方法主要有三个关键内容。首先,由于是采用多目测量,选取合适的标定方法直接决定了获取的被测板件的图像信息的正确性和全面性。其次,获取充分的图像数据后根据需要分析处理,选取最优算法进而提高测量的精度和相应速度。最后,拟合数据,三维重构并显示所测板件上圆孔的空间几何信息。
[0115] 本发明实施例提供的所述方法将板孔的空间位置分解为板孔中心点位置和板孔直径尺寸两个物理量,分别对其进行测量。在计算时,只需要重建板孔中心和若干边缘点的位置,以及测量出板孔的直径尺寸,不需重建整个板件的外表面形貌。这样就使计算工作极大地简化,从而能够灵活快速地对各种板件上圆孔的空间坐标进行测量。
[0116] 需要说明的是,上述系统的所述实现实施例均适用于该方法的实施例中,也能达到相同的技术效果。
[0117] 以上所述是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明所述原理的前提下,还可以作出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (16)

1.一种板件上圆孔参数的测量方法,其特征在于,包括: 步骤1:获取多目相机的内、外参数; 步骤2:通过自动进给机械平台搭载所述板件向前进给,利用所述多目相机对板件进行图像采集,获得所述板件的局部平面灰度图像; 步骤3:根据所述局部平面灰度图像获取所述板件上的直线段端点和圆孔特征参数的像素值; 步骤4:根据所述局部平面灰度图像中所述圆孔特征参数的像素值,以及所述多目相机的内、外参数,确定每对双目相机坐标系下所述圆孔的局部空间参数; 步骤5:通过所述多目相机的内、外参数,对每对双目相机坐标系下所述圆孔的局部空间参数进行转换、拼接,确定所述板件上圆孔的整体空间信息。
2.根据权利要求1所述的测量方法,其特征在于,所述步骤3包括: 步骤31:根据所述多目相机的内、外参数对所述局部平面灰度图像进行矫正,得到矫正后的图像; 步骤32:获取所述矫正后的图像中的板件区域; 步骤33:获取所述板件区域的边缘线; 步骤34:根据所述边缘线,对所述板件上的直线段、圆孔等特征进行拟合,进而获取所述板件上的直线段端点和圆孔特征参数的像素值。
3.根据权利要求1所述的测量方法,其特征在于,还包括: 步骤6:对各个所述多目相机所获取的所述局部平面灰度图像进行拼接,获取所述板件的整体平面灰度图像,根据所述圆孔的整体空间信息在所述整体平面灰度图像上显示所述圆孔并存储。
4.根据权利要求3所述的测量方法,其特征在于,所述步骤6包括: 步骤61:对每幅所述局部平面灰度图像进行畸变矫正,得到消除畸变的图像; 步骤62:在两幅相邻的所述消除畸变的图像中,选取三个以上的公共特征点,由所述公共特征点计算出两幅图像的坐标转换矩阵; 步骤63:以所述两幅图像中任一幅图像的坐标系为基准,通过所述坐标转换矩阵,将非基准图像中的全部像素点转换到基准图像中; 步骤64:循环读取相邻的所述消除畸变的图像,并对其进行所述步骤62和所述步骤63的操作,直至得到所述板件的整体平面灰度图像; 步骤65:根据所述圆孔的整体空间信息在所述整体平面灰度图像上显示所述圆孔并存储。
5.根据权利要求4所述的测量方法,其特征在于,所述公共特征点包括:图像公共区域中的圆心点以及直线段的端点。
6.根据权利要求1 所述的测量方法,其特征在于,所述步骤2还包括: 存储所述板件的局部平面灰度图像。
7.根据权利要求1所述的测量方法,其特征在于,还包括如下步骤: 导入板件设计模型,与所述板件上圆孔的整体空间信息进行对比及图表显示。
8.根据权利要求1所述的测量方法,其特征在于,所述多目相机为:两两成对的偶数目相机。
9.一种板件上圆孔参数的测量系统,其特征在于,包括: 第一获取模块,用于获取多目相机的内、外参数; 图像采集模块,用于通过多目相机对板件进行图像采集,获得所述板件的局部平面灰度图像; 第二获取模块,用于根据所述局部平面灰度图像获取所述板件上的直线段端点和圆孔特征参数的像素值; 尺寸测量模块,用于根据所述局部平面灰度图像中所述圆孔特征参数的像素值,以及所述多目相机的内、外参数,确定每对双目相机坐标系下所述圆孔的局部空间参数; 数据拼接模块,用于通过所述多目相机的内、外参数,对每对双目相机坐标系下所述圆孔的局部空间参数进行转换、拼接,确定所述板件上圆孔的整体空间信息。
10.根据权利要求9所述的测量系统,其特征在于,所述第二获取模块包括: 第一图像处理单元,用于根据所述多目相机的内、外参数对所述局部平面灰度图像进行矫正,得到矫正后的图像; 获取单元,用于获取所述矫正后的图像中的板件区域,并获取所述板件区域的边缘线.拟合获取单元,用于根据所述边缘线,对所述板件上的直线段、圆孔等特征进行拟合,进而获取所述板件上的直线段端点和圆孔特征参数的像素值。
11.根据权利要求9所述的测量系统,其特征在于,还包括: 拼接显示存储模块,用于对各个所述多目相机所获取的所述局部平面灰度图像进行拼接,获取所述板件的整体平面灰度图像,根据所述圆孔的整体空间信息在所述整体平面灰度图像上显示所述圆孔并存储。
12.根据权利要求11所述的测量系统,其特征在于,所述拼接显示存储模块包括: 第二图像处理单元,用于对每幅所述局部平面灰度图像进行畸变矫正,得到消除畸变的图像; 选取计算单元,用于在两幅相邻的所述消除畸变的图像中,选取三个以上的公共特征点,由所述公共特征点计算出两幅图像的坐标转换矩阵; 转换单元,用于以所述两幅图像中任一幅图像的坐标系为基准,通过所述坐标转换矩阵,将非基准图像中的全部像素点转换到基准图像中; 循环操作单元,用于循环读取相邻的所述消除畸变的图像,然后由所述选取计算单元和所述转化单元进行操作,直至得到所述板件的整体平面灰度图像; 显示存储单元,用于根据所述圆孔的整体空间信息在所述整体平面灰度图像上显示所述圆孔并存储。
13.根据权利要求12所述的测量系统,其特征在于,所述公共特征点包括:图像公共区域中的圆心点以及直线段的端点。
14.根据权利要求9所述的测量系统,其特征在于,所述图像采集模块包括: 存储单元,用于存储所述板件的局部平面灰度图像。
15.根据权利要求9所述的测量系统,其特征在于,还包括: 对比显示模块,用于提供三维模型数据导入接口,通过导入板件设计模型,与由所述数据拼接模块得到的所述板件上圆孔的整体空间信息进行对比及图表显示。
16.根据权利要求9所述的测量系统, 其特征在于,所述多目相机为:两两成对的偶数目相机。
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