[發明專利]單針掃描式螺紋測量儀探針X軸旋轉偏差的視覺檢測方法

有效

• 申請號: 201310217418.3
• 申請日: 2013-06-03
• 公開（公告）號: CN103337067A
• 公開（公告）日: 2013-10-02
• 發明（設計）人: 趙東標;陳盛;陸永華;劉凱;王揚威;章永年;貢國云;沈建清
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00;G01B11/26
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務所 32237
• 代理人: 賀翔

技術領域

本發明提供了一種單針掃描式螺紋測量儀探針X軸旋轉偏差的視覺檢測方法，涉及圖像處理技術領域。

背景技術

螺紋連接件是機械工業廣泛應用的機械零件，它的制造精度直接影響著機件連接的可靠性、裝配精度和互換性，特別是在航天飛行器的設計制造中，大量采用螺紋連接，大約有50%以上的零件間的聯接要靠螺紋配合來實現，聯接質量決定了飛行器等工業產品的可靠性和壽命。

對于普通螺紋，常采用標準環規（塞規）來進行旋合判別，然而對于精度要求較高的螺紋，如環規（塞規）本身的測量，就需要更為精準的儀器來檢測。目前，在高精度螺紋測量儀器設備上，國內外成熟的產品不是很多。國外有荷蘭IAC公司生產的MSXP螺紋測量儀，采用的觸針式掃描輪廓方法。國內還沒有專門的廠家生產接觸式螺紋測量儀。哈量集團有觸針式的表面輪廓儀器，但不是專門針對螺紋檢測，螺紋綜合參數的計算和誤差補償還不完善。哈爾濱工業大學、長春理工大學、浙江大學等利用激光掃描技術獲得螺紋輪廓數據進行測量，但從目前公布的數據上看，其測量精度尚不及接觸式掃描。天津大學，南京航空航天大學等對基于圖像視覺的螺紋參數檢測做過研究，其方法對檢測效率有大幅提高，但圖像視覺測量精度也不及觸針式掃描，并且很難解決對內螺紋的準確測量。

觸針掃描式螺紋測量中，為了克服探針磨損和其他一些環境變化引起的測量誤差，通常采用相對測量方法。即先用標準螺紋進行標定測量，再對待測螺紋工件進行測量。而這就要求儀器有著極高的定位精度，否則當標準螺紋與待測螺紋尺寸相差較大時，測量結果的誤差將被放大。

利用空間坐標的齊次變換方法，可以判斷出來，對中徑參數測量結果影響最大的定位誤差主要有Y軸方向的偏差和探針的上、下針尖連線與X軸的旋轉偏差（圖1所示坐標系下）。然而實際加工誤差和裝配誤差的存在，使得這兩項偏差很難控制在允許范圍內。Y軸的軸向偏差可以通過補償計算得出，而X軸的旋轉偏差則需要通過有效的檢測方法來進行控制。目前尚未發現相關資料顯示能夠對該項偏差進行自動檢測控制。

發明內容

本發明的目的在于提供一種能夠實現自動化檢測控制的單針掃描式螺紋測量儀探針探針X軸旋轉偏差的視覺檢測方法。

步驟1、初始化標定：

步驟1-1、采集第1幀包括探針運動區域的RGB圖像，根據以下公式將RGB圖像轉化為灰度圖像;

Gray=(R*19595+G*38469+B*7472)>>16

其中，R、G、B分別表示RGB圖像中的對應的紅、綠、藍三個顏色分量，Gray表示灰度值；

步驟1-2、利用SUSAN角點檢測算法，對灰度圖像進行角點檢測，得到包括上、下探針尖點在內的所有角點信息；

步驟1-3、人工操作，選中上、下探針尖點對應的兩個角點；

步驟2、實時檢測探針尖點：

步驟2-1、采集第k+1幀包括探針運動區域的RGB圖像，將其轉化為灰度圖像，其中k≥1;

步驟2-2、當k=1時,以前一幀圖像中探針尖點的位置為預測尖點，即P′_k+1＝P_k；當k≥2時,根據第k-1幀和k幀的灰度圖像中探針尖點的位置，通過以下預測公式預測k+1幀圖像中的探針尖點位置；

P′_k+1＝P_k+(P_k-P_k-1)＝2P_k-P_k-1；

其中，P為探針尖點的坐標向量，P’為探針尖點的預測坐標向量，k為圖像的幀數；

步驟2-3、以探針尖點預測坐標向量P’為基礎，在第k+1幀灰度圖像上構建局部感興趣區域;

步驟2-4、通過對局部感興趣區域進行SUSAN角點檢測，過濾出上、下探針尖點位置;

步驟2-5、對過濾出的上、下探針尖點進行距離校驗；

距離校驗條件1為