CN104483331A - 一种连接器插针三维检测方法、装置及系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及连接器检测技术领域，尤其涉及一种连接器插针三维检测方法、装置及系统。所述方法，包括：通过两组相机获得连接器插针在两组相机中的图像；从图像中提取插针的特征参数，并确定插针在两张图像中的像素位置；基于特征参数，判断插针是否符合第一标准要求；基于像素位置，判断插针是否符合第二标准要求。本方案能够对连接器插针实现高效地、稳定地、定量地自动化检测，解决人工检查速度慢、难以稳定地定量检测、以及检测结果误差大的问题。

Description

一种连接器插针三维检测方法、装置及系统

技术领域

本发明涉及连接器检测技术领域，尤其涉及一种连接器插针三维检测方法、装置及系统。

背景技术

在当前的通讯行业中，背板是一个很重要的关键部件，是实现网络正常通信的物理接口。背板上有很多各种各样的连接器，每个连接器少则数十根金属针，多则上百根针，整块背板上的针，一般都要好几千根。针的大小也是比较小的，直径不到一个毫米，长度是几个毫米或数十个毫米。背板上连接器的针的质量要求很高，例如：针的长度偏差不能超过允许范围，针不能弯曲，针尖偏移不能超过允许范围，针不能缺等等。还有很多其他部件或设备上的连接器，对针也要各种各样的要求。

目前，主要是通过人眼来目测，或通过各式放大镜或放大设备(例如光学放大镜，电子放大镜等)来放大连接器后，来进行人工目检，也有通过扫描设备背板进行连接器三维图像的重构，然后通过人来确认连接器上的针是否合格。以上这两种方式都是通过人的大力参与来检测连接器的针，不仅效率低，而且人的眼睛的检测很难持久稳定，也不能实现对针的定量检测，例如，针的长度测量是很难做到的。

发明内容

本发明的目的在于提出一种连接器插针三维检测方法、装置及系统，能够对连接器插针实现高效地、稳定地、定量地自动化检测，解决人工检查速度慢、难以稳定地定量检测、以及检测结果误差大的问题。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种连接器插针三维检测方法，包括：

通过两组相机获得连接器插针在两组相机中的图像；

从图像中提取插针的特征参数，并确定插针在两张图像中的像素位置；

基于特征参数，判断插针是否符合第一标准要求；

基于像素位置，判断插针是否符合第二标准要求。

其中，在所述通过两组相机获得连接器插针在两组相机中的图像之前，还包括：

预先配置符合第一标准要求的特征参数；

预先配置符合第二标准要求的长度或高度参数。

其中，所述基于特征参数，判断插针是否符合第一标准要求，具体为：

将提取的插针的特征参数，与预先配置的符合第一标准要求的特征参数进行比较，以此判断插针是否符合第一标准要求；

所述基于像素位置，判断插针是否符合第二标准要求，具体为：

利用插针在两张图像中的像素位置，通过三维计算公式计算出插针的长度或高度，然后与预先配置符合第二标准要求的长度或高度参数进行比较，以此判断插针的长度或高度是否符合第二标准要求。

其中，所述特征参数，包括：插针的颜色、面积、纹理特征、及形状边缘；所述第一标准要求，包括：无缺针、无针偏。

一种连接器插针三维检测装置，包括：

图像获取单元，用于通过两组相机获得连接器插针在两组相机中的图像；

特征获取单元，用于从图像中提取插针的特征参数，并确定插针在两张图像中的像素位置；

第一判断单元，用于基于特征参数，判断插针是否符合第一标准要求；

第二判断单元，用于基于像素位置，判断插针是否符合第二标准要求。

其中，所述装置，还包括：

第一配置单元，用于预先配置符合第一标准要求的特征参数；

第二配置单元，用于预先配置符合第二标准要求的长度或高度参数。

其中，所述第一判断单元，具体用于将提取的插针的特征参数，与预先配置的符合第一标准要求的特征参数进行比较，以此判断插针是否符合第一标准要求；

所述第二判断单元，具体用于利用插针在两张图像中的像素位置，通过三维计算公式计算出插针的长度或高度，然后与预先配置符合第二标准要求的长度或高度参数进行比较，以此判断插针的长度或高度是否符合第二标准要求。

其中，所述特征参数，包括：插针的颜色、面积、纹理特征、及形状边缘；所述第一标准要求，包括：无缺针、无针偏。

一种连接器插针三维检测系统，包括：第一相机、第二相机、光源、及用于放置连接器插针的载物台，所述第一相机与第二相机呈夹角设置，所述第一相机的光轴垂直于载物台平面，所述光源用于垂直照射放置在载物台上的连接器插针，所述第一相机、第二相机均用于拍摄连接器插针在光源下的图像；还包括分别与第一相机、第二相机连接的用于处理图像的处理器；

所述处理器，用于控制两组相机获得连接器插针在两组相机中的图像，从图像中提取插针的特征参数，并确定插针在两张图像中的像素位置，基于特征参数，判断插针是否符合第一标准要求，基于像素位置，判断插针是否符合第二标准要求。

其中，所述第一相机位于光源的正上方，所述第二相机的光轴与第一相机的光轴夹角范围为大于30度小于90度之间。

有益效果：

本发明所述的一种连接器插针三维检测方法，包括：通过两组相机获得连接器插针在两组相机中的图像；从图像中提取插针的特征参数，并确定插针在两张图像中的像素位置；基于特征参数，判断插针是否符合第一标准要求；基于像素位置，判断插针是否符合第二标准要求。本方案能够对连接器插针实现高效地、稳定地、定量地自动化检测，解决人工检查速度慢、难以稳定地定量检测、以及检测结果误差大的问题。

附图说明

图1是本发明具体实施方式提供的一种连接器插针三维检测方法的流程示意图。

图2是本发明具体实施方式提供的一种连接器插针三维检测装置的结构示意图。

图3是本发明具体实施方式提供的一种连接器插针三维检测系统的结构示意图。

图4是本发明具体实施方式提供的双目立体视觉示意图。

图中：

1-载物台；2-连接器插针；3-光源；4-第一相机；5-第二相机；6-处理器；61-图像获取单元；62-特征获取单元；63-第一判断单元；64-第二判断单元。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

实施例1：

图1是本发明具体实施方式提供的一种连接器插针2三维检测方法的流程示意图。如图1所示，本发明所述的一种连接器插针2三维检测方法，包括：

通过两组相机获得连接器插针2在两组相机中的图像；

从图像中提取插针的特征参数，并确定插针在两张图像中的像素位置；

基于特征参数，判断插针是否符合第一标准要求；

基于像素位置，判断插针是否符合第二标准要求。

可见，本方案能够对连接器插针2实现高效地、稳定地、定量地自动化检测，解决人工检查速度慢、难以稳定地定量检测、以及检测结果误差大的问题。

在所述通过两组相机获得连接器插针2在两组相机中的图像之前，还包括：

预先配置符合第一标准要求的特征参数；

预先配置符合第二标准要求的长度或高度参数。

通过预先配置符合标准要求的参数，当对待测连接器插针2各参数特征提取完成后，通过将提取的待测连接器插针2的各参数特征与预先配置的符合标准要求的参数进行对比，如果在预先配置的参数范围内，则说明该待测连接器插针2符合要求，否则该待测连接器插针2不符合要求。

所述基于特征参数，判断插针是否符合第一标准要求，具体为：

将提取的插针的特征参数，与预先配置的符合第一标准要求的特征参数进行比较，以此判断插针是否符合第一标准要求；

所述基于像素位置，判断插针是否符合第二标准要求，具体为：

利用插针在两张图像中的像素位置，通过三维计算公式计算出插针的长度或高度，然后与预先配置符合第二标准要求的长度或高度参数进行比较，以此判断插针的长度或高度是否符合第二标准要求。

所述特征参数包括但不限于：插针的颜色、面积、纹理特征、及形状边缘；所述第一标准要求包括但不限于：无缺针、无针偏。

综上所述，本方案通过两相机对连接器插针2进行拍照，获得插针在两相机中的图像，要求其中一相机的中轴线必须要垂直于载物台1平面，且两相机的光轴有一定的倾斜角度；然后对两相机所拍插针的图像的形状等特征参数进行提取，并确定两张图像中插针的像素位置；分析两张图像中插针的各种特征参数，包括插针的颜色、面积、形状边缘等，就可以确定插针的一些缺陷，例如，缺针，针偏；利用插针在两张图像中的像素位置，通过三维计算公式，可以计算出插针的长度或高度，这样就可以确认插针的长度或高度是否符合要求。本方案能够对连接器插针2实现高效、稳定、自动化检测，解决人工检查速度慢、难以稳定地定量检测、以及检测结果误差大的问题。

实施例2：

以下为本发明实施例的装置实施例，本发明的方法实施例、装置实施例属于同一构思，在装置实施例中未详尽描述的细节内容，可以参考上述方法实施例。

图2是本发明具体实施方式提供的一种连接器插针2三维检测装置的结构示意图。如图2所示，本发明所述的一种连接器插针2三维检测装置，包括：

图像获取单元61，用于通过两组相机获得连接器插针2在两组相机中的图像；

特征获取单元62，用于从图像中提取插针的特征参数，并确定插针在两张图像中的像素位置；

第一判断单元63，用于基于特征参数，判断插针是否符合第一标准要求；

第二判断单元64，用于基于像素位置，判断插针是否符合第二标准要求。

可见，本方案能够对连接器插针2实现高效地、稳定地、定量地自动化检测，解决人工检查速度慢、难以稳定地定量检测、以及检测结果误差大的问题。

所述装置，还包括：

第一配置单元，用于预先配置符合第一标准要求的特征参数；

第二配置单元，用于预先配置符合第二标准要求的长度或高度参数。

所述第一判断单元63，具体用于将提取的插针的特征参数，与预先配置的符合第一标准要求的特征参数进行比较，以此判断插针是否符合第一标准要求。

所述第二判断单元64，具体用于利用插针在两张图像中的像素位置，通过三维计算公式计算出插针的长度或高度，然后与预先配置符合第二标准要求的长度或高度参数进行比较，以此判断插针的长度或高度是否符合第二标准要求。

所述特征参数，包括但不限于：插针的颜色、面积、纹理特征、及形状边缘；所述第一标准要求，包括但不限于：无缺针、无针偏。

实施例3：

以下为本发明实施例的系统实施例，本发明的方法实施例、系统实施例属于同一构思，在系统实施例中未详尽描述的细节内容，可以参考上述方法实施例。

图3是本发明具体实施方式提供的一种连接器插针2三维检测系统的结构示意图。如图3所示，本发明所述的一种连接器插针2三维检测系统，包括：第一相机4、第二相机5、光源3、及用于放置连接器插针2的载物台1，所述第一相机4与第二相机5呈夹角设置，所述第一相机4的光轴垂直于载物台1平面，所述光源3用于垂直照射放置在载物台1上的连接器插针2，所述第一相机4、第二相机5均用于拍摄连接器插针2在光源3下的图像；还包括分别与第一相机4、第二相机5连接的用于处理图像的处理器6；

所述处理器6，用于控制两组相机获得连接器插针2在两组相机中的图像，从图像中提取插针的特征参数，并确定插针在两张图像中的像素位置，基于特征参数，判断插针是否符合第一标准要求，基于像素位置，判断插针是否符合第二标准要求。

优选地，所述第一相机4位于光源3的正上方，所述第二相机5的光轴与第一相机4的光轴夹角范围为大于30度小于90度之间。

在本发明中，利用插针在两张图像中的像素位置，通过三维计算公式计算出插针的长度或高度，然后与预先配置符合第二标准要求的长度或高度参数进行比较，以此判断插针的长度或高度是否符合第二标准要求。其中，所述的三维计算过程原理如下，其原理是基于双目立体视觉。

双目视觉利用两台相机采集的图像上的匹配点对，计算出空间点的三维坐标。相机坐标系建立在光轴中心处，其Z轴与光轴中心线方向平行，以相机到景物方向为正方向，其X轴方向取图像坐标沿水平增加的方向。假设两台相机(即第一相机4C1和第二相机5C2)的内参数及相对外参数均已经预先进行标定。

第一相机4C1和第二相机5C2的内参数分别为Min1、Min2，如下表示：

$M_{\mathrm{in}1}=\left[\begin{array}{ccc}{k}_{x1}& 0& u_1\\ 0& k_{y1}& v_1\\ 0& 0& 1\end{array}\right]$

$M_{\mathrm{in}2}=\left[\begin{array}{ccc}{k}_{x2}& 0& u_2\\ 0& k_{y2}& v_2\\ 0& 0& 1\end{array}\right]$

两台相机的相对外参数用^c1M_c2表示，即C₂坐标系在C₁坐标系中表示为^c1M_c2。如图4所示，由空间点P在相机C₁的图像坐标(u₁,v₁)，可以计算出点P在相机C₁的焦距归一化成像平面的成像点P_1c1的坐标：

$\left[\begin{array}{c}{x}_{1c1}\\ y_{1c1}\\ 1\end{array}\right]={\left[\begin{array}{ccc}{k}_{x1}& 0& u_{10}\\ 0& k_{y1}& v_{10}\\ 0& 0& 1\end{array}\right]}^{-1}\left[\begin{array}{c}{u}_1\\ v_1\\ 1\end{array}\right]---\left(1\right)$

空间点P在相机C₁的光轴中心点与点P_1c1构成的直线上，即符合方程组

$\left\{\begin{array}{c}x=x_{1c1}{t}_1\\ y=y_{1c1}{t}_1\\ z=t_1\end{array}\right.---\left(2\right)$

同样，由空间点P在相机C₂的图像坐标(u₂,v₂)，可以计算出点P在相机C₂焦距归一化成像平面的成像点P_1c2的坐标：

$\left[\begin{array}{c}{x}_{2c1}\\ y_{2c1}\\ 1\end{array}\right]={\left[\begin{array}{ccc}{k}_{x2}& 0& u_{20}\\ 0& k_{y2}& v_{20}\\ 0& 0& 1\end{array}\right]}^{-1}\left[\begin{array}{c}{u}_2\\ v_2\\ 1\end{array}\right]---\left(3\right)$

将点P_1c2的相机C₂坐标系的坐标，转换为在相机C₁坐标系的坐标：

[x_2c11 y_2c11 z_2c11 1]^T＝^c1M_c2[x_2c1 y_2c1 1 1]^T   (4)

空间点P在相机C₂的光轴中心点与点P_1c2构成的直线上，而相机C₂的光轴中心在相机C₁坐标系中的位置向量，即为^c1M_c2的位置向量。因此，该直线方程表示为

$\left\{\begin{array}{c}x=p_x+(x_{2c11}-p_x)t_2\\ y=p_y+(y_{2c11}-p_y)t_2\\ z=p_z+(z_{2c11}-p_y)t_2\end{array}\right.---\left(5\right)$

式中：p_x，p_y和p_z构成^c1M_c2的位置偏移量。

上述两条直线的交点，即为空间点P，见图4。对(2)和(4)式联立，即可求出空间点P在相机C₂坐标系中的坐标。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种连接器插针三维检测方法，其特征在于，包括：

通过两组相机获得连接器插针在两组相机中的图像；

从图像中提取插针的特征参数，并确定插针在两张图像中的像素位置；

基于特征参数，判断插针是否符合第一标准要求；

基于像素位置，判断插针是否符合第二标准要求。

2.根据权利要求1所述的一种连接器插针三维检测方法，其特征在于，在所述通过两组相机获得连接器插针在两组相机中的图像之前，还包括：

预先配置符合第一标准要求的特征参数；

预先配置符合第二标准要求的长度或高度参数。

3.根据权利要求2所述的一种连接器插针三维检测方法，其特征在于，所述基于特征参数，判断插针是否符合第一标准要求，具体为：

将提取的插针的特征参数，与预先配置的符合第一标准要求的特征参数进行比较，以此判断插针是否符合第一标准要求；

所述基于像素位置，判断插针是否符合第二标准要求，具体为：

利用插针在两张图像中的像素位置，通过三维计算公式计算出插针的长度或高度，然后与预先配置符合第二标准要求的长度或高度参数进行比较，以此判断插针的长度或高度是否符合第二标准要求。

4.根据权利要求1-3任一项所述的一种连接器插针三维检测方法，其特征在于，所述特征参数，包括：插针的颜色、面积、纹理特征、及形状边缘；所述第一标准要求，包括：无缺针、无针偏。

5.一种连接器插针三维检测装置，其特征在于，包括：

图像获取单元，用于通过两组相机获得连接器插针在两组相机中的图像；

特征获取单元，用于从图像中提取插针的特征参数，并确定插针在两张图像中的像素位置；

第一判断单元，用于基于特征参数，判断插针是否符合第一标准要求；

第二判断单元，用于基于像素位置，判断插针是否符合第二标准要求。

6.根据权利要求5所述的一种连接器插针三维检测装置，其特征在于，所述装置，还包括：

第一配置单元，用于预先配置符合第一标准要求的特征参数；

第二配置单元，用于预先配置符合第二标准要求的长度或高度参数。

7.根据权利要求6所述的一种连接器插针三维检测装置，其特征在于，所述第一判断单元，具体用于将提取的插针的特征参数，与预先配置的符合第一标准要求的特征参数进行比较，以此判断插针是否符合第一标准要求；

所述第二判断单元，具体用于利用插针在两张图像中的像素位置，通过三维计算公式计算出插针的长度或高度，然后与预先配置符合第二标准要求的长度或高度参数进行比较，以此判断插针的长度或高度是否符合第二标准要求。

8.根据权利要求5-7任一项所述的一种连接器插针三维检测装置，其特征在于，所述特征参数，包括：插针的颜色、面积、纹理特征、及形状边缘；所述第一标准要求，包括：无缺针、无针偏。

9.一种连接器插针三维检测系统，其特征在于，包括：第一相机、第二相机、光源、及用于放置连接器插针的载物台，所述第一相机与第二相机呈夹角设置，所述第一相机的光轴垂直于载物台平面，所述光源用于垂直照射放置在载物台上的连接器插针，所述第一相机、第二相机均用于拍摄连接器插针在光源下的图像；还包括分别与第一相机、第二相机连接的用于处理图像的处理器；

所述处理器，用于控制两组相机获得连接器插针在两组相机中的图像，从图像中提取插针的特征参数，并确定插针在两张图像中的像素位置，基于特征参数，判断插针是否符合第一标准要求，基于像素位置，判断插针是否符合第二标准要求。

10.根据权利要求9所述的一种连接器插针三维检测系统，其特征在于，所述第一相机位于光源的正上方，所述第二相机的光轴与第一相机的光轴夹角范围为大于30度小于90度之间。