CN113217345A - 基于3d视觉技术的压缩机注油管自动检测系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了基于3D视觉技术的压缩机注油管自动检测系统及方法，包括压缩机传输线、注油管检测机器人和视觉测量检测系统，通过3D视觉测量系统获得压缩机注油管空间位姿数据，在通过平面视觉测量系统精准的获取管口圆心数据。本发明采用双目结构光的方式获取压缩机注油管三维点云数据，并根据点云分割、拟合等获取空间角度和空间位置数据，机器人根据空间位姿数据调整检测工具末端姿态，再根据平面视觉系统二次精确定位找准注油管管口，插入检测装置完成高精度检测。本发明能实现压缩机注油管的高精度检测，同时在保证检测精度的情况下实现多型号产品兼容，大幅提高工件生产的高精度化水平，有效避免人工质检效率低的问题。

Description

基于3D视觉技术的压缩机注油管自动检测系统及方法

技术领域

本发明涉及压缩机自动检测领域，特别是一种基于3D视觉技术的压缩机注油管自动检测系统及方法。

背景技术

随着压缩机行业的发展，产品质量要求越来越高，尤其是在关键工序环节的质量检测，对于控制产品质量至关重要，注油管是压缩机产品关键零部件，确保生产过程中注油管符合设计、加工要求十分迫切，其中涉及的关键的技术问题是柔性化高精度检测，其检测精度要求高，具体为：位置误差需优于0.05mm，空间角度误差需优于0.5度。

目前，压缩机注油管在检测时，还存在着如下不足，有待进行改进：

1、压缩机随输送线定位，定位精度低，约为1mm。

2、现有生产工艺注油管会经过空间弯曲，管口空间位姿不确定。

因此，单独依靠平面视觉系统，无法计算管口位置，检测装置无法自动伸入注油管，故而，在大量压缩机生产企业，依然采用人工检测的方式进行注油管的检测。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，而提供一种基于3D视觉技术的压缩机注油管自动检测系统及方法，该基于3D视觉技术的压缩机注油管自动检测系统及方法将D视觉技术和平面视觉技术相结合，实现压缩机注油管空间角度和位置数据的测量与识别，实现注油管柔性化高精度检测。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种基于3D视觉技术的压缩机注油管自动检测系统，包括压缩机传输线、注油管检测机器人和视觉测量检测系统。

压缩机传输线用于压缩机的自动传输，具有注油管检测工位。

注油管检测机器人设置在注油管检测工位的一侧，包括机械手和安装在机械手末端的注油管检测工装。

注油管检测工装包括探针、弹簧和对射光电传感器。

探针前端能伸入注油管中，用于检测注油管的形变；探针能在弹簧的作用下沿自身轴线自由伸缩与复位；对射光电传感器安装在探针尾部，用于检测探针的轴线伸缩情况。

视觉测量检测系统包括3D视觉测量系统和平面视觉测量系统。

3D视觉测量系统固定设置在注油管检测工位的侧上方，且与上位机相连接；3D视觉测量系统中的相机镜头均正对注油管，用于检测注油管的空间角度与位置数据。

平面视觉测量系统安装在机械手上，能够定位注油管的圆心。

3D视觉测量系统包括两个相机、一个结构光发生器和上位机。

结构光发生器用于向注油管投射编码图案。

两个相机对称布设在结构光发生器的左右两侧，并与上位机相连接。

基于3D视觉技术的压缩机注油管自动检测方法，包括如下步骤。

步骤1、建立并标定坐标系：建立三个坐标系，三个坐标系分别为3D视觉测量系统坐标系、机械手坐标系和平面视觉测量系统坐标系；接着，对三个坐标系之间的关系进行标定并存储在上位机中。

步骤2、三维测量：待检测压缩机随压缩机传输线自动传输至注油管检测工位，此时，3D视觉测量系统对位于注油管检测工位上的待检测压缩机进行三维图像拍摄，并将拍摄三维图像上传给上位机。

步骤3、获取注油管空间角度与位置数据：上位机对接收到的三维图像进行处理，提取轮廓点，获得待检测压缩机的点云数据并计算，得到3D视觉测量系统坐标系下的注油管空间角度数据和注油管空间位置数据。

步骤4、注油管检测机器人三维姿态调整：根据步骤1的标定参数，上位机将步骤3获取的注油管空间角度与位置数据，转换至机械手坐标系，并解算为注油管检测机器人的空间姿态数据；注油管检测机器人根据解算的空间姿态数据进行三维姿态调整，使得机械手上安装的平面视觉测量系统与注油管管口平面平行。

步骤5、平面视觉测量，具体包括如下步骤：

步骤51、计算注油管的管口圆心坐标：平面视觉测量系统对注油管管口平面图像进行拍摄，获取油管管口的数字图像信息，在平面视觉测量系统坐标系下，计算出注油管的管口圆心坐标。

步骤52、计算探针偏移值：在平面视觉测量系统坐标系下，计算探针所在轴线与管口圆心坐标之间的偏移值。

步骤53、坐标转换：结合步骤1的标定参数，将步骤52计算的探针偏移值转换为机械手坐标系下的探针偏移值。

步骤6、注油管检测机器人二次姿态调整：在机械手坐标系下，注油管检测机器人根据步骤53的探针偏移值，进行二次姿态调整，使得注油管的管口圆心坐标位于探针轴线上。

步骤7、注油管检测：机械手携带探针向着注油管移动，探针伸入注油管中，直至伸入设定插设深度；机械手移动过程中，注油管的管口圆心坐标始终位于探针轴线上；注油管的形变判断方法为：

A、当探针伸入至伸入设定插设深度的过程中，探针未收到阻力，则判断为注油管形变符合要求，机械手返回。

B、当探针伸入至伸入设定插设深度的过程中，探针受到阻力，弹簧压缩，探针被压回，对射开关感应探针尾部位置变化，一方面反馈信号给注油管检测机器人，机械手停止伸入动作并返回；另一方面，判断为注油管变形，不符合要求。

步骤2中，3D视觉测量系统包括两个相机、一个结构光发生器和上位机；两个相机对称布设在结构光发生器的左右两侧；其中，结构光发生器按时间顺序连续投影多张编码图案至注油管,两个相机连续采集多张注油管图像，并将多张注油管图像通过解码算法获取均匀连续的左、右相位图；然后，将获取的左、右相位图，通过快速立体匹配算法，计算获取待检测压缩机的三维点云数据。

步骤3中，注油管空间角度数据的获取方法，包括如下步骤：

步骤3A1、分割：步骤2获取的三维点云数据包括注油管三维点云数据和除注油管外的压缩机三维点云数据；对步骤2获取的三维点云数据进行分割，获得注油管三维点云数据。

步骤3A2、去噪：对注油管三维点云数据进行去噪处理，去除离群点与噪点。

步骤3A3、投影：在3D视觉测量系统坐标系下，将步骤3A2去噪处理后的注油管三维点云数据，分别进行三个坐标轴面投影，获取注油管在每个坐标轴面的注油管二维数据。

步骤3A4、建立最小外接矩形：3D视觉测量系统坐标系的三个坐标轴分别为X、Y和Z，原点为O，三个坐标轴面分别为XOY面、YOZ面和XOZ面；对每个坐标轴面的注油管二维数据均计算最小外接矩形，分别为XOY面最小外接矩形、YOZ面最小外接矩形和XOZ面最小外接矩形。

步骤3A5、获取注油管的空间角度数据：注油管的空间角度数据包括α、β和γ，其中，其中，α为XOY面最小外接矩形与X轴的夹角；β为YOZ面最小外接矩形与Y轴的夹角；γ为XOZ面最小外接矩形与Z轴的夹角。

步骤3中，注油管空间位置数据的获取方法，包括如下步骤：

步骤3B1、将步骤3A1分割完成后的注油管三维点云数据，进行边缘信息提取，获得注油管整体边缘信息。

步骤3B2、筛选：将步骤3B1获得的注油管整体边缘信息，进行圆环边缘特征筛选，得到注油管管口部分端面的点云信息。

步骤3B3、获取注油管空间位置数据：注油管空间位置数据包括注油管管口端面的圆心在3D视觉测量系统坐标系下的坐标（x，y，z）；具体获取方法为：将步骤3B2得到的注油管管口部分端面点云信息，进行拟合，得到油管管口完整端面的圆形点云信息，进而获得注油管管口端面的圆心坐标（x，y，z）。

步骤51中，注油管管口圆心坐标的计算方法，具体包括如下步骤：

步骤51A、获取油管管口的原始数字图像信息：平面视觉测量系统对注油管管口平面图像进行拍摄，获取油管管口的原始数字图像信息。

步骤51B、去噪：将步骤51A获取的油管管口原始数字图像信息进行二值化分割去噪，去除噪声及杂点。

步骤51C、获得亚像素边缘：对步骤51B去噪后的油管管口的数字图像信息进行亚像素二值化，获得亚像素边缘。

步骤51D、查找注油管管口内侧边缘：对步骤51C获得的亚像素边缘做梯度特征选择，找到注油管管口内侧边缘。

步骤51E、计算亚像素区域中心：对步骤51D查找的注油管管口内侧边缘做凸包变换，并计算亚像素区域中心，从而实现压缩机注油管管口圆心的二次精确定位。

本发明具有如下有益效果：

1、本发明通过结构光发生器检测工件注油管获得多组二维图像，通过解码算法、立体匹配算法等计算获得注油管三维信息，完成注油管的3D数据采集。

2、本发明通过3D视觉测量系统和平面视觉测量系统相结合的方式，使得高精度化检测成为现实，相比原有单纯平面视觉检测系统和手工检测手段，该方法大幅度提高检测准确率和柔性，能使位置误差需优于0.05mm，空间角度误差需优于0.5度，且有效降低了人工劳动强度。

3、通过对注油管空间姿态数据快速准确的测量,系统可适应多种型号产品，实现机器人柔性化高精度检测,能够有效提高企业生产效率，增加企业竞争力。

附图说明

图1显示了本发明基于3D视觉技术的压缩机注油管自动检测系统的结构示意图。

图2显示了本发明中3D视觉测量系统的结构示意图。

图3显示了本发明中注油管检测工装的结构示意图。

图4显示了本发明实施例中压缩机三维点云示意图。

图5显示了本发明实施例中压缩机注油管空间角度测量示意图。

图6显示了本发明实施例中压缩机注油管空间位置测量示意图。

图7显示了本发明实施例中压缩机注油管管口平面视觉测量示意图。

图8显示了本发明实施例中注油管检测工装的检测轨迹示意图。

图9显示了本发明基于3D视觉技术的压缩机注油管自动检测方法的流程图。

其中有：

1.注油管检测机器人；

2.3D视觉测量系统；21.相机；22.结构光发生器；23.转接板；24.外壳；25.线缆插座；

3.传感器安装架；4.压缩机传输线；5.待检测压缩机；6. 平面视觉测量系统；

7.注油管检测工装；71.探针；72.弹簧；73.对射光电传感器；

81. 注油管三维点云数据；82. 注油管整体边缘信息；83. 注油管管口部分端面点云信息；

84. 油管管口完整端面的圆形点云信息；85. 注油管管口端面圆心。

具体实施方式

下面结合附图和具体较佳实施方式对本发明作进一步详细的说明。

本发明的描述中，需要理解的是，术语“左侧”、“右侧”、“上部”、“下部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，“第一”、“第二”等并不表示零部件的重要程度，因此不能理解为对本发明的限制。本实施例中采用的具体尺寸只是为了举例说明技术方案，并不限制本发明的保护范围。

如图1所示，一种基于3D视觉技术的压缩机注油管自动检测系统，包括压缩机传输线4、注油管检测机器人1和视觉测量检测系统2。

压缩机传输线用于压缩机或待检测压缩机5的自动传输，具有注油管检测工位。

注油管检测机器人设置在注油管检测工位的一侧，包括机械手和安装在机械手末端的注油管检测工装7。

如图3所示，注油管检测工装包括探针71、弹簧72和对射光电传感器73。

探针前端能伸入注油管中，用于检测注油管的形变；探针能在弹簧的作用下沿自身轴线自由伸缩与复位；对射光电传感器安装在探针尾部，用于检测探针的轴线伸缩情况。当探针回缩时，弹簧压缩，对射光电传感器中的光路被探针尾部遮挡，对射光电传感器将检测到的信号传递给注油管检测机器人，注油管检测机器人将使探针停止向注油管的伸入动作，并返回。

视觉测量检测系统包括3D视觉测量系统2和平面视觉测量系统6。

3D视觉测量系统优选通过传感器安装架3固定设置在注油管检测工位的侧上方，且与上位机相连接；3D视觉测量系统中的相机镜头均正对注油管，用于检测注油管的空间角度与位置数据。

平面视觉测量系统安装在机械手上，能够定位注油管的圆心。

如图2所示，3D视觉测量系统包括两个相机21、一个结构光发生器22、外壳24和上位机。

外壳优选通过转接板23安装在传感器安装架3上，外壳上优选设置有线缆插座25，线缆插座用于连接外接电源，并分别向相机和结构光发生器供电，同时，线缆插座25中穿过有相机21与上位机的通讯连接线。

结构光发生器用于向注油管投射编码图案。

两个相机对称布设在结构光发生器的左右两侧，并与上位机相连接。

如图9所示，基于3D视觉技术的压缩机注油管自动检测方法，包括如下步骤。

步骤1、建立并标定坐标系

本实施例中，具有三个坐标系，三个坐标系分别为3D视觉测量系统坐标系、机械手坐标系和平面视觉测量系统坐标系。

A、3D视觉测量系统安装：先将3D视觉测量系统安装于压缩机传输线中注油管检测工位的侧上方设定位置处, 设定位置优选为500mm。

B、安装平面视觉测量系统: 机械手优选为六轴工业机器人，将平面视觉测量系统安装于六轴工业机器人第六轴法兰盘处.

C、标定坐标系

设备安装后，为了使探针以合适姿态进行检测，需要实现三个坐标系之间的相互转换，具体标定方法为现有技术，这里优选标定方法如下：

（1）通过手眼标定获取3D视觉测量系统坐标系与机械手坐标系的位姿关系，实现3D视觉测量系统坐标系与机械手坐标系的相互转换。

（2）本实施例中，优选引入探针坐标系。通过六点法进行探针坐标系的标定，确定探针坐标系与机械手坐标系（也称机器人末端法兰坐标系）的相对变换矩阵，从而获得探针坐标系与机械手坐标系的变换矩阵。

（3）通过三点法标定探针坐标系，确定探针坐标系与机械手坐标系相对位置关系。最终获得3D视觉测量系统坐标系、探针坐标系与机械手坐标系之间的相互转换，能够使注油管检测工装以合适姿态进行检测。

（4）为了机器人的机械手(探针)准确定位到油管端口位置，需要实现平面视觉测量系统与探针坐标系或机械手坐标系之间的相关转换。通过眼在手上进行手眼标定，获取平面视觉测量系统与探针坐标系或机械手坐标系之间的相互转换，从而使注油管检测工装定位到油管端口位置。

步骤2、三维测量：待检测压缩机随压缩机传输线自动传输至注油管检测工位，此时，3D视觉测量系统对位于注油管检测工位上的待检测压缩机进行三维图像拍摄，并将拍摄三维图像上传给上位机。

3D视觉测量系统进行三维图像拍摄的具体方法为：

步骤21、结构光发生器按时间顺序连续投影多张编码图案至注油管。其中，编码图案优选由多张格雷码和相移图案组成。

步骤22、两个相机连续同步采集多张注油管图像，并将多张注油管图像通过解码算法获取均匀连续的左、右相位图。解码算法优选为：通过二值分割注油管图像获取格雷码值，同时解算相移图获得包裹相位，将格雷码值和相位值进行组合运算获取绝对相位值，从而得到均匀连续的左、右相位图。

步骤23、将获取的左、右相位图，通过快速立体匹配算法，计算获取待检测压缩机的三维点云数据，如图4所示，包括注油管三维点云数据和除注油管外的压缩机三维点云数据。

步骤3、获取注油管空间角度与位置数据：上位机对接收到的三维图像进行处理，提取轮廓点，获得待检测压缩机的点云数据并计算，得到3D视觉测量系统坐标系下的注油管空间角度数据和注油管空间位置数据。

步骤3中，注油管空间角度数据的获取方法，如图5所示，包括如下步骤：

步骤3A1、分割。

对步骤2获取的三维点云数据进行聚类分割，并通过点数判别筛选出注油管的三维点云数据。其中，注油管为铜管。

步骤3A2、去噪：优选采用统计滤波法对注油管三维点云数据进行去噪处理，去除离群点与噪点。

步骤3A3、投影：在3D视觉测量系统坐标系下，将步骤3A2去噪处理后的注油管三维点云数据，优选通过点云的投影滤波分别进行三个坐标轴面投影，获取注油管在每个坐标轴面的注油管二维数据，并分别将每个坐标轴面的注油管二维数据生成二维图像。

步骤3A4、建立最小外接矩形：3D视觉测量系统坐标系的三个坐标轴分别为X、Y和Z，原点为O，三个坐标轴面分别为XOY面、YOZ面和XOZ面；对每个坐标轴面的注油管二维数据均计算最小外接矩形，分别为XOY面最小外接矩形、YOZ面最小外接矩形和XOZ面最小外接矩形。

步骤3A5、获取注油管的空间角度数据：注油管的空间角度数据包括α、β和γ，其中，其中，α为XOY面最小外接矩形与X轴的夹角；β为YOZ面最小外接矩形与Y轴的夹角；γ为XOZ面最小外接矩形与Z轴的夹角。

步骤3中，注油管空间位置数据的获取方法，包括如下步骤：

步骤3B1、将步骤3A1分割完成后的注油管三维点云数据，作为初始点云，根据点云的法线特征，计算出铜管点云的边缘特征，进行边缘信息提取，获得注油管整体边缘信息。

步骤3B2、筛选：将步骤3B1获得的注油管整体边缘信息，进行霍夫直线检测(也即圆环边缘特征筛选)，剔除检测的直线点云，保留端口点云，进而得到注油管管口部分端面的点云信息。

步骤3B3、获取注油管空间位置数据：注油管空间位置数据包括注油管管口端面的圆心在3D视觉测量系统坐标系下的坐标（x，y，z）；具体获取方法为：将步骤3B2得到的注油管管口部分端面点云信息，进行圆形拟合，利用RANSAC算法拟合出完整的圆形点云，得到油管管口完整端面的圆形点云信息，进而获得注油管管口端面的圆心坐标（x，y，z），最后，通过铜管的圆心坐标，即可实现注油口端口位置的定位。

步骤4、注油管检测机器人三维姿态调整：根据步骤1的标定参数，上位机将步骤3获取的注油管空间角度与位置数据，转换至机械手坐标系，并解算为注油管检测机器人的空间姿态数据，然后通过ModBus通讯协议发送给注油管检测机器人，注油管检测机器人根据解算的空间姿态数据进行三维姿态调整，使得机械手上安装的平面视觉测量系统与注油管管口平面平行。

步骤5、平面视觉测量，具体包括如下步骤：

步骤51、计算注油管的管口圆心坐标：平面视觉测量系统对注油管管口平面图像进行拍摄，获取油管管口的数字图像信息，在平面视觉测量系统坐标系下，计算出注油管的管口圆心坐标。

步骤51中，注油管管口圆心坐标的计算方法，具体包括如下步骤：

步骤51A、获取油管管口的原始数字图像信息：平面视觉测量系统对注油管管口平面图像进行拍摄，获取油管管口的原始数字图像信息，如图7所示。

步骤51B、去噪：将步骤51A获取的油管管口原始数字图像信息进行二值化分割去噪，去除噪声及杂点。

步骤51C、获得亚像素边缘：对步骤51B去噪后的油管管口的数字图像信息进行亚像素二值化，获得亚像素边缘。

步骤51D、查找注油管管口内侧边缘：对步骤51C获得的亚像素边缘做梯度特征选择，找到注油管管口内侧边缘。

步骤51E、计算亚像素区域中心：对步骤51D查找的注油管管口内侧边缘做凸包变换，并计算亚像素区域中心，从而实现压缩机注油管管口圆心的二次精确定位。

步骤52、计算探针偏移值：在平面视觉测量系统坐标系下，计算探针所在轴线与管口圆心坐标之间的偏移值。

步骤53、坐标转换：结合步骤1的标定参数，将步骤52计算的探针偏移值转换为机械手坐标系下的探针偏移值。

步骤6、注油管检测机器人二次姿态调整：在机械手坐标系下，注油管检测机器人根据步骤53的探针偏移值，进行二次姿态调整，使得注油管的管口圆心坐标位于探针轴线上。

步骤7、注油管检测：如图8所示，机械手携带探针向着注油管移动，探针伸入注油管中，直至伸入设定插设深度；机械手移动过程中，注油管的管口圆心坐标始终位于探针轴线上；注油管的形变判断方法为：

A、当探针伸入至伸入设定插设深度的过程中，探针未收到阻力，则判断为注油管形变符合要求，机械手返回。

B、当探针伸入至伸入设定插设深度的过程中，如管口弯曲或变形等，探针将受到较大阻力，弹簧压缩，探针被压回，对射开关感应探针尾部位置变化，一方面反馈信号给注油管检测机器人，机械手停止伸入动作并返回；另一方面，判断为注油管变形，不符合要求。

当压缩机型号更换时，根据注油管的管径及长度，只需选择合适的探针即可，从而能够多型号产品兼容，大幅提高工件生产的高精度化水平，有效避免人工质检效率低的问题。

以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种等同变换，这些等同变换均属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.基于3D视觉技术的压缩机注油管自动检测系统，其特征在于：包括压缩机传输线、注油管检测机器人和视觉测量检测系统；

压缩机传输线用于压缩机的自动传输，具有注油管检测工位；

注油管检测机器人设置在注油管检测工位的一侧，包括机械手和安装在机械手末端的注油管检测工装；

注油管检测工装包括探针、弹簧和对射光电传感器；

探针前端能伸入注油管中，用于检测注油管的形变；探针能在弹簧的作用下沿自身轴线自由伸缩与复位；对射光电传感器安装在探针尾部，用于检测探针的轴线伸缩情况；

视觉测量检测系统包括3D视觉测量系统和平面视觉测量系统；

3D视觉测量系统固定设置在注油管检测工位的侧上方，且与上位机相连接；3D视觉测量系统中的相机镜头均正对注油管，用于检测注油管的空间角度与位置数据；

平面视觉测量系统安装在机械手上，能够定位注油管的圆心。

2.根据权利要求1所述的基于3D视觉技术的压缩机注油管自动检测系统，其特征在于：3D视觉测量系统包括两个相机、一个结构光发生器和上位机；

结构光发生器用于向注油管投射编码图案；

两个相机对称布设在结构光发生器的左右两侧，并与上位机相连接。

3.基于3D视觉技术的压缩机注油管自动检测方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤1、建立并标定坐标系：建立三个坐标系，三个坐标系分别为3D视觉测量系统坐标系、机械手坐标系和平面视觉测量系统坐标系；接着，对三个坐标系之间的关系进行标定并存储在上位机中；

步骤2、三维测量：待检测压缩机随压缩机传输线自动传输至注油管检测工位，此时，3D视觉测量系统对位于注油管检测工位上的待检测压缩机进行三维图像拍摄，并将拍摄三维图像上传给上位机；

步骤3、获取注油管空间角度与位置数据：上位机对接收到的三维图像进行处理，提取轮廓点，获得待检测压缩机的点云数据并计算，得到3D视觉测量系统坐标系下的注油管空间角度数据和注油管空间位置数据；

步骤4、注油管检测机器人三维姿态调整：根据步骤1的标定参数，上位机将步骤3获取的注油管空间角度与位置数据，转换至机械手坐标系，并解算为注油管检测机器人的空间姿态数据；注油管检测机器人根据解算的空间姿态数据进行三维姿态调整，使得机械手上安装的平面视觉测量系统与注油管管口平面平行；

步骤5、平面视觉测量，具体包括如下步骤：

步骤51、计算注油管的管口圆心坐标：平面视觉测量系统对注油管管口平面图像进行拍摄，获取油管管口的数字图像信息，在平面视觉测量系统坐标系下，计算出注油管的管口圆心坐标；

步骤52、计算探针偏移值：在平面视觉测量系统坐标系下，计算探针所在轴线与管口圆心坐标之间的偏移值；

步骤53、坐标转换：结合步骤1的标定参数，将步骤52计算的探针偏移值转换为机械手坐标系下的探针偏移值；

步骤6、注油管检测机器人二次姿态调整：在机械手坐标系下，注油管检测机器人根据步骤53的探针偏移值，进行二次姿态调整，使得注油管的管口圆心坐标位于探针轴线上；

步骤7、注油管检测：机械手携带探针向着注油管移动，探针伸入注油管中，直至伸入设定插设深度；机械手移动过程中，注油管的管口圆心坐标始终位于探针轴线上；注油管的形变判断方法为：

A、当探针伸入至伸入设定插设深度的过程中，探针未收到阻力，则判断为注油管形变符合要求，机械手返回；

B、当探针伸入至伸入设定插设深度的过程中，探针受到阻力，弹簧压缩，探针被压回，对射开关感应探针尾部位置变化，一方面反馈信号给注油管检测机器人，机械手停止伸入动作并返回；另一方面，判断为注油管变形，不符合要求。

4.根据权利要求3所述的基于3D视觉技术的压缩机注油管自动检测系统，其特征在于：步骤2中，3D视觉测量系统包括两个相机、一个结构光发生器和上位机；两个相机对称布设在结构光发生器的左右两侧；其中，结构光发生器按时间顺序连续投影多张编码图案至注油管,两个相机连续采集多张注油管图像，并将多张注油管图像通过解码算法获取均匀连续的左、右相位图；然后，将获取的左、右相位图，通过快速立体匹配算法，计算获取待检测压缩机的三维点云数据。

5.根据权利要求4所述的基于3D视觉技术的压缩机注油管自动检测系统，其特征在于：步骤3中，注油管空间角度数据的获取方法，包括如下步骤：

步骤3A1、分割：步骤2获取的三维点云数据包括注油管三维点云数据和除注油管外的压缩机三维点云数据；对步骤2获取的三维点云数据进行分割，获得注油管三维点云数据；

步骤3A2、去噪：对注油管三维点云数据进行去噪处理，去除离群点与噪点；

步骤3A3、投影：在3D视觉测量系统坐标系下，将步骤3A2去噪处理后的注油管三维点云数据，分别进行三个坐标轴面投影，获取注油管在每个坐标轴面的注油管二维数据；

步骤3A4、建立最小外接矩形：3D视觉测量系统坐标系的三个坐标轴分别为X、Y和Z，原点为O，三个坐标轴面分别为XOY面、YOZ面和XOZ面；对每个坐标轴面的注油管二维数据均计算最小外接矩形，分别为XOY面最小外接矩形、YOZ面最小外接矩形和XOZ面最小外接矩形；

步骤3A5、获取注油管的空间角度数据：注油管的空间角度数据包括α、β和γ，其中，α为XOY面最小外接矩形与X轴的夹角；β为YOZ面最小外接矩形与Y轴的夹角；γ为XOZ面最小外接矩形与Z轴的夹角。

6.根据权利要求5所述的基于3D视觉技术的压缩机注油管自动检测系统，其特征在于：步骤3中，注油管空间位置数据的获取方法，包括如下步骤：

步骤3B1、将步骤3A1分割完成后的注油管三维点云数据，进行边缘信息提取，获得注油管整体边缘信息；

步骤3B2、筛选：将步骤3B1获得的注油管整体边缘信息，进行圆环边缘特征筛选，得到注油管管口部分端面的点云信息；

步骤3B3、获取注油管空间位置数据：注油管空间位置数据包括注油管管口端面的圆心在3D视觉测量系统坐标系下的坐标（x，y，z）；具体获取方法为：将步骤3B2得到的注油管管口部分端面点云信息，进行拟合，得到油管管口完整端面的圆形点云信息，进而获得注油管管口端面的圆心坐标（x，y，z）。

7.根据权利要求3所述的基于3D视觉技术的压缩机注油管自动检测系统，其特征在于：步骤51中，注油管管口圆心坐标的计算方法，具体包括如下步骤：

步骤51A、获取油管管口的原始数字图像信息：平面视觉测量系统对注油管管口平面图像进行拍摄，获取油管管口的原始数字图像信息；

步骤51B、去噪：将步骤51A获取的油管管口原始数字图像信息进行二值化分割去噪，去除噪声及杂点；

步骤51C、获得亚像素边缘：对步骤51B去噪后的油管管口的数字图像信息进行亚像素二值化，获得亚像素边缘；

步骤51D、查找注油管管口内侧边缘：对步骤51C获得的亚像素边缘做梯度特征选择，找到注油管管口内侧边缘；

步骤51E、计算亚像素区域中心：对步骤51D查找的注油管管口内侧边缘做凸包变换，并计算亚像素区域中心，从而实现压缩机注油管管口圆心的二次精确定位。

Images