CN211042093U - 标靶及包含标靶的合拢管高精度双目视觉测量系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种合拢管高精度双目视觉测量系统用的标靶，包含本体，所述本体的端部设置有测量头，在本体上设有至少两个标靶板，标靶板上设有三个或四个圆孔，相邻标靶板距离相同，标靶板表面为正方形，在本体上安装有通讯模块和开关。本实用新型可以测量待测法兰的详细的空间位置，包括法兰的转角和偏角，软件自动读取测量数据并进行自动计算，实现合拢管高精度测量，同时具有数字化、轻便、可达性高等优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种标靶及包含标靶的合拢管高精度双目视觉测量系统，属于合拢管领域。
背景技术
船舶是分段建造的，由于分段在制造过程中误差累积造成船舶制造中产生很多合拢管，合拢管的制作通常采取取型法和现场焊接法。这两种方法存在以下缺点：(1)精度不高，会存在5％的不合格品(2)作业时间长，在搬运作业时意外事故多发，存在安全隐患(3)需要法兰和角铁等辅助工具，造成材料浪费(4)船内焊接、切割等操作存在火灾隐患(5)需要技术熟练、经验丰富的专业技工才能完成在管道制作中最为困难的是“保证成品良好的精度”。但是采用上面两种方法经常会但是采用上面两种方法经常会出现制造出的合拢管法兰螺栓孔位置不正确，导致无法安装的情况。
专利ZL 2011 1 0309478.9，提供了一种用于合拢管测量再现系统及其测量再现方法，该方法可以解决合拢管测量和再现，但是在使用过程中，中间有障碍物的合拢管或者管径小于76的无法测量，就会造成全船的合拢管不是100％测量，给现场的施工造成很大的麻烦。采用本发明的合拢管高精度双目成像测量方法可以通过双目测量加上专用的标靶和测量头测量现场两个法兰的空间位置，可测量的管径范围更大，对于中间有障碍物的合拢管也可以测量。
发明内容
发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种标靶及包含标靶的合拢管高精度双目视觉测量系统，通过此方法可以测量待测法兰的详细的空间位置，包括法兰以及法兰孔的位置关系，软件自动读取测量数据并进行自动计算，实现合拢管高精度测量，同时具有数字化、轻便、可达性高等优点。
技术方案：为解决上述技术问题，本发明的一种合拢管高精度双目视觉测量系统用的标靶，包含本体，所述本体的端部设置有测量头，在本体上设有至少两个标靶板，标靶板上设有三个或四个圆孔，相邻标靶板距离相同，标靶板表面为正方形，在本体上安装有通讯模块和开关。利用该标靶结构，实现本体上坐标系与相机坐标系的转换，从而确定测量头在相机坐标系中的位置。
作为优选，所述标靶板有三个，三个标靶板分布在本体的两侧，在一侧的两个标靶板上设有三个圆孔，三个圆孔的圆心呈等边三角形分布，另一侧的一个标靶板上设有四个圆孔，四个圆孔的圆心呈正方形分布。
作为优选，所述测量头为球形状。
一种合拢管高精度双目视觉测量系统，包括标靶、同轴装置和双目高精度三维测量系统，所述同轴装置安装在一个法兰的法兰孔中，标靶插入到同轴装置中；所述同轴装置包含安装板、沉头螺钉和圆锥台，所述沉头螺钉和圆锥台分别安装在安装板的两侧，在圆锥台上设有同轴的圆锥孔，圆锥台与沉头螺钉同轴设置，安装板位于沉头螺钉一侧的表面上安装有工业强磁。
一种合拢管高精度双目视觉测量系统的测量方法，包括以下步骤：
(1)将双目高精度三维测量系统固定在三脚架上或者采用螺丝固定；
(2)对标靶进行建模，测得标靶板上圆孔的相对位置以及测量头球心的相对位置；
(2)安装合拢管标靶测量用的同轴装置在法兰任一法兰孔上；
(3)打开双目测量手持终端；
(4)将标靶的测量头放入合拢管标靶测量用的测量头的锥形孔中，调整标靶角度，在手持终端中可以看到所有靶点，点击测量采集数据；
(5)移动合拢管标靶测量用测量头在法兰另外法兰孔上，重复测量步骤(2)-(4)，测量三个点；
(6)移动合拢管标靶测量用测量头在另一个法兰孔上，重复测量步骤步骤(2)-(4)，测量三个点；
(7)将上述的图像以及两组测量点导入计算机中，即可求出两个法兰相对位置关系以及法兰孔的位置。
在本发明中，上述双目高精度三维测量系统为两个高精度工业相机、两个高精度镜头、中央处理器、电池模块等组成，是整个方法的基础。上述标靶，主要通过标靶上的标定好反射点在双目高精度三维测量系统中成像，计算出测量点相对于相机的坐标。主要由专用测量头、反射靶点、电池模块和通讯模块组成。上述合拢管标靶测量用测量头：主要由测量头板、工业强磁、安装螺杆和高精度定位锥形孔等组成。通过它定位法兰螺丝眼的中心位置。上述双目测量手持终端，主要由手持终端本体和测量软件组成。通过它完成人机对话、测量数据采集。
有益效果：本发明的合拢管高精度双目视觉测量系统，可以测量待测法兰的详细的空间位置，包括法兰的转角和偏角，软件自动读取测量数据并进行自动计算，实现合拢管高精度测量，同时具有数字化、轻便、可达性高等优点。
附图说明
图1为本发明的系统示意图。
图2为测量头的结构示意图。
图3为标靶的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作更进一步的说明。
如图1至图3所示，本发明的合拢管高精度双目视觉测量系统，包括双目高精度三维测量系统1、同轴装置2和标靶3，所述同轴装置2安装在一个法兰4的法兰4孔中，标靶3插入到同轴装置2中；所述同轴装置2包含安装板、沉头螺钉22和圆锥台21，所述沉头螺钉22和圆锥台21分别安装在安装板的两侧，在圆锥台21上设有同轴的圆锥孔，圆锥台21与沉头螺钉22同轴设置，安装板位于沉头螺钉22一侧的表面上安装有工业强磁23；所述标靶3包含本体34，所述本体34的端部设置有测量头31，所述测量头31为球形状，在本体34上设有至少两个标靶板32和开关33，标靶板32上设有三个或四个圆孔。
在本发明中，所述标靶板32有三个，三个标靶板32分布在本体34的两侧，在一侧的两个标靶板32上设有三个圆孔，三个圆孔的圆心呈等边三角形分布，另一侧的一个标靶板32上设有四个圆孔，四个圆孔的圆心呈正方形分布。
一种上述的合拢管高精度双目视觉测量系统的测量方法，包括以下步骤：
(1)将双目高精度三维测量系统1固定在三脚架上或者采用螺丝固定；
(2)对标靶3进行建模，测得标靶板32上圆孔的相对位置以及测量头31球心的相对位置；
(2)安装合拢管标靶3测量用的同轴装置2在法兰4任一法兰4孔上；
(3)打开双目测量手持终端6；
(4)将标靶3的测量头31放入合拢管标靶3测量用的测量头31的锥形孔中，调整标靶3角度，在手持终端6中可以看到所有靶点，点击测量采集数据；
(5)移动合拢管标靶3测量用测量头31在法兰4另外法兰4孔上，重复测量步骤(2)-(4)，测量三个点；
(6)移动合拢管标靶3测量用测量头31在另一个法兰4孔上，重复测量步骤步骤(2)-(4)，测量三个点；
(7)将上述的图像以及两组测量点导入计算机中，即可求出两个法兰4相对位置关系以及法兰4孔的位置。
本发明的原理：通过标靶板32上设置标记点，通过建模得出标记点以及测量头31的相对位置关系，在双目高精度三维测量系统1测量标记点在相机坐标中的大小，通过标记点与测量头31的相对位置关系，即可得出测量头31的圆心在相机坐标系中的大小，即法兰4孔的轴线上的一个点的坐标；通过双目高精度三维测量系统1可以得出法兰4面的坐标方程，由于法兰4孔的轴线垂直法兰4面，以及已知法兰4孔轴线上某一点的坐标，即可求出法兰4的表面与法兰4孔轴线交点的坐标，通过三个测量点的坐标，即可求出法兰4孔圆心在法兰4面上圆直径的大小，确定了法兰4孔的位置以及分布，即可得出两个法兰4的相对位置关系，从而通过建模求出合拢管的大小。
以上所述仅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，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (4)
1.一种合拢管高精度双目视觉测量系统用的标靶，其特征在于：包含本体，所述本体的端部设置有测量头，在本体上设有至少两个标靶板，标靶板上设有三个或四个圆孔，相邻标靶板距离相同，标靶板表面为正方形，在本体上安装有通讯模块和开关。
2.根据权利要求1所述的合拢管高精度双目视觉测量系统用的标靶，其特征在于：所述标靶板有三个，三个标靶板分布在本体的两侧，在一侧的两个标靶板上设有三个圆孔，三个圆孔的圆心呈等边三角形分布，另一侧的一个标靶板上设有四个圆孔，四个圆孔的圆心呈正方形分布。
3.根据权利要求1所述的合拢管高精度双目视觉测量系统用的标靶，其特征在于：所述测量头为球形状。
4.一种合拢管高精度双目视觉测量系统，其特征在于：包括如权利要求1至3任一项所述的标靶、同轴装置和双目高精度三维测量系统，所述同轴装置安装在一个法兰的法兰孔中，标靶插入到同轴装置中；所述同轴装置包含安装板、沉头螺钉和圆锥台，所述沉头螺钉和圆锥台分别安装在安装板的两侧，在圆锥台上设有同轴的圆锥孔，圆锥台与沉头螺钉同轴设置，安装板位于沉头螺钉一侧的表面上安装有工业强磁。
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