CN113674214A - 一种基于双目相机拼接的直线度检测方法和装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及零件检测技术领域，尤其涉及一种基于双目相机拼接的直线度检测方法和装置；检测方法包括以下步骤：步骤10：将两个相机相互平行地设置在相同高度；步骤20：将工件放置在两个相机的视野内，并使用两个相机对工件进行拍照，生成两张工件图像；步骤30：将两张工件图像通过图像融合算法拼接为一张整体图像；步骤40：使用亚像素边缘提取方法对整体图像中的工件轮廓线进行提取，并获取轮廓线所有像素点的坐标；步骤50：通过轮廓线生成拟合直线，计算所有轮廓线像素点到拟合直线的距离，取其中最大的距离设置为直线度；步骤60：在显示模块上显示直线度的数值。本发明能有效提高大型工件的直线度检测效率和准确度。
Description
技术领域
本发明涉及零件检测技术领域，尤其涉及一种基于双目相机拼接的直线度检测方法和装置。
背景技术
直线度是反映工件加工质量的关键因素，直接影响工件的装配和使用性能。现有技术中，通常使用手动测量的方法进行测量，该种测试方法的效率较低，且准确度较差；市面上虽存在使用单个相机拍照进行直线度测量的仪器，但由于单个相机的拍照范围有限，无法拍到大型工件的整体，无法适应大型工件的测量。
鉴于上述问题，本设计人基于从事此类产品工程应用多年丰富的实务经验及专业知识，并配合学理的运用，积极加以研究创新，提供一种基于双目相机拼接的直线度检测方法和装置，能有效提高大型工件的直线度检测效率和准确度。
发明内容
本发明的目的就是针对现有技术中存在的缺陷提供一种基于双目相机拼接的直线度检测方法和装置，通过两个相机对工件拍照并使用模块自动算出工件直线度的方式，能有效提高大型工件的直线度检测效率和准确度。
为了达到上述目的，本发明提供一种基于双目相机拼接的直线度检测方法，包括以下步骤：
步骤10：将两个相机相互平行地设置在相同高度；
步骤20：将工件放置在两个相机的视野内，并使用两个相机对工件进行拍照，生成两张工件图像；
步骤30：将两张工件图像通过图像融合算法拼接为一张整体图像；
步骤40：使用亚像素边缘提取方法对整体图像中的工件轮廓线进行提取，并获取轮廓线所有像素点的坐标；
步骤50：通过轮廓线生成拟合直线，计算所有轮廓线像素点到拟合直线的距离，取其中最大的距离设置为直线度；
步骤60：在显示模块上显示直线度的数值。
进一步地，在所述步骤10和所述步骤20之间，还包括以下步骤：
步骤11：使用相机对设置有标记的标定板进行拍照，生成矫正图像；
步骤12：通过判断图像上的标记形状与真实的标记形状是否一致，判断为不一致时，执行步骤13；判断为一致时，执行步骤20；
步骤13：根据图像上的标记形状调整相机位置，然后再执行步骤11。
进一步地，在所述步骤11中，标定板设置有若干个沿长度方向和宽度方向分布的标定点，长度方向相邻的两个标定点之间的距离为A，宽度方向相邻的两个标定点之间的距离为B；
在所述步骤12中，判断图像上的标记形状与真实的标记形状是否一致的方法为：提取校正图像上标定点像素点的坐标，算出长度方向相邻的两个标定点像素点之间的距离为C、宽度方向相邻的两个标定点之间的距离为D；若A/C≠B/D，则判断为不一致；若A/C=B/D，则判断为一致。
进一步地，在所述步骤11中，将标定板放置在两个相机的公共视野处，使用两个相机同时对标定板进行拍照，生成两张校正图像。
进一步地，在步骤12中还包括：判断为一致时，在执行步骤20前，执行步骤14；
步骤14具体为：判断两张校正图像的C值或D值是否相等，如果不相等，则执行步骤13，如果相等，则继续执行步骤20。
进一步地，在所述步骤40和所述步骤50之间，还包括以下步骤：
步骤45：判断整体图像中的工件轮廓线的两端端点是否在整体图像的边缘上，如果其中一个端点在边缘上或两个端点都在边缘上，则停止计算并输出超界报警信号；如果两个端点都不在边缘上，执行步骤50。
进一步地，在所述步骤50中，拟合直线的生成步骤为：取轮廓线两端端点的坐标，生成经过两端端点的直线，将该直线设置为拟合直线。
进一步地，在所述步骤50和步骤60之间，还包括以下步骤：
步骤55：人工设置合格阈值；对计算出的直线度进行判断，当直线度的值在合格阈值内时，输出合格信号；当直线度的值在合格阈值外时，输出不合格信号。
进一步地，所述步骤60中还包括：根据所述步骤55输出的合格信号或不合格信号，在显示模块上输出合格或不合格的判定提示。
本发明还提供一种基于双目相机拼接的直线度检测装置，包括：
拍照模块，设置有两个相机，用于对工件进行拍照生成两张工件图像，并向外输出两张工件图像数据；
处理模块，用于接收拍照模块的两张工件图像数据，将两张工件图像拼接为一张整体图像，之后提取整体图像中的工件的轮廓线，并通过轮廓线计算出直线度并向外输出直线度的值；
显示模块，用于接收处理模块的直线度的值，并进行直线度的值的显示。
通过本发明的技术方案，可实现以下技术效果：
通过使用两个相机对工件进行拍照，然后将图像拼接，使整体图像能够包含有大型工件的整体，从而实现对大型工件的拍照测量；通过对工件拍照并使用处理模块自动算出工件直线度的方式，能有效提高工件的直线度检测效率和准确度；通过设置步骤11~14矫正相机位置，保证相机拍摄的工件图像上的工件形状与真实的工件形状相同，提高直线度的计算准确度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例中基于双目相机拼接的直线度检测方法的流程图；
图2为本发明实施例中步骤11~14的流程图；
图3为本发明实施例中标定板的真实结构图；
图4为本发明实施例中标定板在校正图像中的形状示意图；
图5为本发明实施例中整体图像上拟合直线的示意图；
图6为本发明实施例中基于双目相机拼接的直线度检测装置的结构示意图；
附图标记：拍照模块1、相机11、处理模块2、显示模块3、拟合直线4。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
在本发明的描述中，需要说明的是，属于“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或者位置关系为基于附图所示的方位或者位置关系，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，因此不能理解为对本发明的限制。
一种基于双目相机拼接的直线度检测方法，如图1所示，包括以下步骤：
步骤10：将两个相机相互平行地设置在相同高度；
步骤20：将工件放置在两个相机的视野内，并使用两个相机对工件进行拍照，生成两张工件图像；
步骤30：将两张工件图像通过图像融合算法拼接为一张整体图像；
步骤40：使用亚像素边缘提取方法对整体图像中的工件轮廓线进行提取，并获取轮廓线所有像素点的坐标；
步骤50：通过轮廓线生成拟合直线，计算所有轮廓线像素点到拟合直线的距离，取其中最大的距离设置为直线度；
步骤60：在显示模块上显示直线度的数值。
具体的，本检测方法通过两个相机对工件进行拍照，每个相机拍摄工件的一半，形成两张各具有工件一半形状的工件图像，然后将两张工件图拼接为一张整体图像，使整体图像中形成了工件的完整图像，实现了对大型工件的拍照测量基础；本检测方法通过对整体图像中工件轮廓线的提取，可以自动算出工件直线度的方式，能有效提高工件的直线度检测效率和准确度；通过步骤60的显示，人员可以直观地得出所测的直线度。
由于相机在设置时相机的位置、角度容易产生一定误差，导致相机拍摄的工件图像中的工件形状与工件的真实形状不相同，为了对相机的位置进行矫正，在步骤10和步骤20之间，还包括以下步骤：
步骤11：使用相机对设置有标记的标定板进行拍照，生成矫正图像；
步骤12：通过判断图像上的标记形状与真实的标记形状是否一致，判断为不一致时，执行步骤13；判断为一致时，执行步骤20；
步骤13：根据图像上的标记形状调整相机位置，然后再执行步骤11。
作为实现通过判断图像上的标记形状与真实的标记形状是否一致的一种优选实施方式，在步骤11中，标定板设置有若干个沿长度方向和宽度方向分布的标定点，长度方向相邻的两个标定点之间的距离为A，宽度方向相邻的两个标定点之间的距离为B；
在步骤12中，判断图像上的标记形状与真实的标记形状是否一致的方法为：提取校正图像上标定点像素点的坐标，算出长度方向相邻的两个标定点像素点之间的距离为C、宽度方向相邻的两个标定点之间的距离为D；若A/C≠B/D，则判断为不一致；若A/C=B/D，则判断为一致。
具体的，标定板的结构如图3所示，标定板在校正图像中的形状如图4所示，当相机的角度产生偏移时，拍摄的图像会将真实物体的形状拉长，导致C和D之间的比值与A和B之间的比值不一致，因此可以通过此种方法来判断相机的角度是否产生偏移，若判断出相机的角度已产生偏移，就对相机的位置进行调整，之后再重复拍摄校正图像、判断相机的角度是否产生偏移、相机位置调整的步骤，直至A/C=B/D，此时相机拍摄的标定板形状与真实标定板形状达到一致，相机的角度矫正完成。
上述为对单个相机的矫正步骤，为了获得两个相机之间的关系，在步骤11中，将标定板放置在两个相机的公共视野处，使用两个相机同时对标定板进行拍照，生成两张校正图像。
相机与工件的距离越远，则工件在工件图像上显示地就越小，因此若两个相机存在高度差，拍摄的工件图像中的工件大小就会不一致，导致两张工件图像无法拼接。为了矫正两个相机的高度，在步骤12中还包括：判断为一致时，在执行步骤20前，执行步骤14；步骤14具体为：判断两张校正图像的C值或D值是否相等，如果不相等，则执行步骤13，对相机的高度进行调整；如果相等，说明两张相机拍摄出的工件图像中的工件大小相同，图像可以拼接，则继续执行步骤20。
为了防止相机没有能拍到工件的整体，影响直线度计算的准确性，在步骤40和步骤50之间，还包括以下步骤：
步骤45：判断整体图像中的工件轮廓线的两端端点是否在整体图像的边缘上，如果其中一个端点在边缘上或两个端点都在边缘上，则停止计算并输出超界报警信号；如果两个端点都不在边缘上，执行步骤50。
作为拟合曲线的一种优选生成方式，如图5所示，在步骤50中，拟合直线4的生成步骤为：取轮廓线两端端点的坐标，生成经过两端端点的直线，将该直线设置为拟合直线4。
在实际生产应用中，相较于显示数值让人员判断，直观地显示是否合格的判定能更加提高检测效率，因此在步骤50和步骤60之间，还包括以下步骤：
步骤55：人工设置合格阈值；对计算出的直线度进行判断，当直线度的值在合格阈值内时，输出合格信号；当直线度的值在合格阈值外时，输出不合格信号。
步骤60中还包括：根据步骤55输出的合格信号或不合格信号，在显示模块上输出合格或不合格的判定提示。
本发明还提供一种基于双目相机拼接的直线度检测装置，如图6所示，包括：
拍照模块1，设置有两个相机11，用于对工件进行拍照生成两张工件图像，并向外输出两张工件图像数据；
处理模块2，用于接收拍照模块1的两张工件图像数据，将两张工件图像拼接为一张整体图像，之后提取整体图像中的工件的轮廓线，并通过轮廓线计算出直线度并向外输出直线度的值；
显示模块3，用于接收处理模块2的直线度的值，并进行直线度的值的显示。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (10)
1.一种基于双目相机拼接的直线度检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤10：将两个相机相互平行地设置在相同高度；
步骤20：将工件放置在两个相机的视野内，并使用两个相机对工件进行拍照，生成两张工件图像；
步骤30：将两张工件图像通过图像融合算法拼接为一张整体图像；
步骤40：使用亚像素边缘提取方法对整体图像中的工件轮廓线进行提取，并获取轮廓线所有像素点的坐标；
步骤50：通过轮廓线生成拟合直线，计算所有轮廓线像素点到拟合直线的距离，取其中最大的距离设置为直线度；
步骤60：在显示模块上显示直线度的数值。
2.根据权利要求1所述的基于双目相机拼接的直线度检测方法，其特征在于，在所述步骤10和所述步骤20之间，还包括以下步骤：
步骤11：使用相机对设置有标记的标定板进行拍照，生成矫正图像；
步骤12：通过判断图像上的标记形状与真实的标记形状是否一致，判断为不一致时，执行步骤13；判断为一致时，执行步骤20；
步骤13：根据图像上的标记形状调整相机位置，然后再执行步骤11。
3.根据权利要求2所述的基于双目相机拼接的直线度检测方法，其特征在于，在所述步骤11中，标定板设置有若干个沿长度方向和宽度方向分布的标定点，长度方向相邻的两个标定点之间的距离为A，宽度方向相邻的两个标定点之间的距离为B；
在所述步骤12中，判断图像上的标记形状与真实的标记形状是否一致的方法为：提取校正图像上标定点像素点的坐标，算出长度方向相邻的两个标定点像素点之间的距离为C、宽度方向相邻的两个标定点之间的距离为D；若A/C≠B/D，则判断为不一致；若A/C=B/D，则判断为一致。
4.根据权利要求3所述的基于双目相机拼接的直线度检测方法，其特征在于，在所述步骤11中，将标定板放置在两个相机的公共视野处，使用两个相机同时对标定板进行拍照，生成两张校正图像。
5.根据权利要求4所述的基于双目相机拼接的直线度检测方法，其特征在于，在步骤12中还包括：判断为一致时，在执行步骤20前，执行步骤14；
步骤14具体为：判断两张校正图像的C值或D值是否相等，如果不相等，则执行步骤13，如果相等，则继续执行步骤20。
6.根据权利要求1所述的基于双目相机拼接的直线度检测方法，其特征在于，在所述步骤40和所述步骤50之间，还包括以下步骤：
步骤45：判断整体图像中的工件轮廓线的两端端点是否在整体图像的边缘上，如果其中一个端点在边缘上或两个端点都在边缘上，则停止计算并输出超界报警信号；如果两个端点都不在边缘上，执行步骤50。
7.根据权利要求1所述的基于双目相机拼接的直线度检测方法，其特征在于，在所述步骤50中，拟合直线的生成步骤为：取轮廓线两端端点的坐标，生成经过两端端点的直线，将该直线设置为拟合直线。
8.根据权利要求1所述的基于双目相机拼接的直线度检测方法，其特征在于，在所述步骤50和步骤60之间，还包括以下步骤：
步骤55：人工设置合格阈值；对计算出的直线度进行判断，当直线度的值在合格阈值内时，输出合格信号；当直线度的值在合格阈值外时，输出不合格信号。
9.根据权利要求8所述的基于双目相机拼接的直线度检测方法，其特征在于，所述步骤60中还包括：根据所述步骤55输出的合格信号或不合格信号，在显示模块上输出合格或不合格的判定提示。
10.一种基于双目相机拼接的直线度检测装置，其特征在于，包括：
拍照模块，设置有两个相机，用于对工件进行拍照生成两张工件图像，并向外输出两张工件图像数据；
处理模块，用于接收拍照模块的两张工件图像数据，将两张工件图像拼接为一张整体图像，之后提取整体图像中的工件的轮廓线，并通过轮廓线计算出直线度并向外输出直线度的值；
显示模块，用于接收处理模块的直线度的值，并进行直线度的值的显示。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20211119 |
|
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