[發(fā)明專利]一種三維彎管多相機(jī)視覺檢測(cè)方法及其系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410292927.7
• 申請(qǐng)日: 2014-06-26
• 公開（公告）號(hào): CN104036513B
• 公開（公告）日: 2017-06-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 唐正宗;胡浩;李磊剛;郭翔
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西安新拓三維光測(cè)科技有限公司
• 主分類號(hào): G06T7/00
• 分類號(hào): G06T7/00;G06T7/13;G06T7/70;G06T7/80
• 代理公司: 北京科億知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙)11350
• 代理人: 湯東鳳,張波濤

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及機(jī)械加工領(lǐng)域中彎管三維檢測(cè)的問題，特別涉及一種三維彎管的多相機(jī)視覺檢測(cè)方法。

背景技術(shù)

彎管因其具有質(zhì)量輕、強(qiáng)度高以及易于加工等優(yōu)點(diǎn)，在汽車、家電、運(yùn)動(dòng)器材以及軍工航天等行業(yè)被廣泛應(yīng)用，如汽車排氣管、家裝欄桿、自行車以及其他彎曲零部件等。在實(shí)際生產(chǎn)過程中，如何快速、準(zhǔn)確的測(cè)量加工后的彎管以驗(yàn)證其能否滿足設(shè)計(jì)要求，是非常重要的。

目前，彎管加工廠多采用一些簡(jiǎn)易的量測(cè)工具或三坐標(biāo)測(cè)量?jī)x來(lái)進(jìn)行彎管量測(cè)，盡管這些測(cè)量手段具有一定的精度，但操作復(fù)雜、測(cè)量效率較低。因此，迫切需要一種快速、準(zhǔn)確、自動(dòng)化程度高的測(cè)量方法，以滿足彎管加工后的檢測(cè)要求。

近年來(lái)，隨著計(jì)算機(jī)硬件的提高和圖像采集設(shè)備的不斷進(jìn)步，計(jì)算機(jī)視覺測(cè)量技術(shù)發(fā)展迅速，已被廣泛用于工業(yè)生產(chǎn)的各個(gè)領(lǐng)域。相比于傳統(tǒng)的測(cè)量手段，視覺測(cè)量具有非接觸、精度高及快速方便等優(yōu)點(diǎn)。因此，本發(fā)明將該技術(shù)用于彎管檢測(cè)，以克服傳統(tǒng)彎管檢測(cè)手段的缺陷和不足。

發(fā)明內(nèi)容

為了滿足三維彎管檢測(cè)高效、準(zhǔn)確的使用需求，并克服傳統(tǒng)檢測(cè)手段的缺陷，本發(fā)明提供了一種三維彎管的多相機(jī)視覺檢測(cè)方法，能夠?qū)崿F(xiàn)三維彎管的準(zhǔn)確重建，并提高其檢測(cè)的效率。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所述一種三維彎管多相機(jī)視覺檢測(cè)方法，其特征在于，包括下述步驟：

步驟S1，多相機(jī)標(biāo)定：在測(cè)量視場(chǎng)中布置多個(gè)標(biāo)志點(diǎn)，對(duì)多個(gè)相機(jī)的內(nèi)部參數(shù)和外部參數(shù)進(jìn)行全局標(biāo)定，所述標(biāo)志點(diǎn)包括環(huán)形的編碼標(biāo)志點(diǎn)和圓形的非編碼標(biāo)志點(diǎn)；

步驟S2，彎管圖像采集：在彎管周圍布置高頻LED光源，使用多個(gè)相機(jī)從不同方位同步拍攝以獲得彎管在同一位姿的原始彎管圖像；

步驟S3，彎管邊緣識(shí)別：對(duì)于上述原始彎管圖像，識(shí)別所述彎管的邊緣；

步驟S4，彎管二維中心線檢測(cè)：根據(jù)S3獲得的彎管邊緣，在原始彎管圖像上搜索并計(jì)算彎管中心線；

步驟S5，彎管三維中心線重建：根據(jù)攝影測(cè)量多相機(jī)三維重建原理，計(jì)算彎管中心點(diǎn)的三維坐標(biāo)；

步驟S6，彎管參數(shù)計(jì)算：根據(jù)S5計(jì)算的結(jié)果，利用最小二乘法擬合計(jì)算彎管直管段的中心線、圓弧段的半徑及拐點(diǎn)參數(shù)。

本發(fā)明方法至少具有以下優(yōu)點(diǎn)：

(1)由于本發(fā)明方法中采用多相機(jī)進(jìn)行彎管測(cè)量，因此，能夠從不同方位采集彎管圖像，從而實(shí)現(xiàn)彎管三維外形的整體一次性檢測(cè)；

(2)由于本發(fā)明方法是一種基于多相機(jī)的視覺測(cè)量方法，因此，具有非接觸、便于操作、快速檢測(cè)的優(yōu)點(diǎn)。

附圖說(shuō)明

圖1本發(fā)明方法的測(cè)流程圖；

圖2本發(fā)明三維彎管多相機(jī)測(cè)量示意圖；

圖3本發(fā)明彎管特征識(shí)別的過程圖像：(a)原始彎管圖像；(b)背景圖像；(c)彎管特征圖像；

圖4本發(fā)明彎管邊緣識(shí)別結(jié)果；

圖5本發(fā)明彎管二維中心線檢測(cè)結(jié)果；

圖6本發(fā)明彎管三維重建示意圖；

圖7本發(fā)明彎管三維重建結(jié)果顯示；

圖8本發(fā)明彎管拐點(diǎn)計(jì)算示意圖。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。

本發(fā)明提出一種三維彎管的多相機(jī)視覺檢測(cè)方法，基本測(cè)量流程如圖1所示。以十相機(jī)測(cè)量為例，在對(duì)彎管進(jìn)行三維視覺檢測(cè)時(shí)：

步驟S1，多相機(jī)標(biāo)定：在測(cè)量視場(chǎng)中布置多個(gè)標(biāo)志點(diǎn)，對(duì)多個(gè)相機(jī)的內(nèi)部參數(shù)和外部參數(shù)進(jìn)行全局標(biāo)定，所述標(biāo)志點(diǎn)包括環(huán)形的編碼標(biāo)志點(diǎn)和圓形的非編碼標(biāo)志點(diǎn)。

以十相機(jī)測(cè)量為例，通過在測(cè)量視場(chǎng)中布置多個(gè)標(biāo)志點(diǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)10個(gè)相機(jī)內(nèi)、外部參數(shù)的全局標(biāo)定，10個(gè)相機(jī)的布站如圖2所示。所用標(biāo)志點(diǎn)包括環(huán)形的編碼標(biāo)志點(diǎn)和圓形的非編碼標(biāo)志點(diǎn)。

在一個(gè)實(shí)施例中，所述步驟S1包括如下步驟：

S101：利用三坐標(biāo)測(cè)量?jī)x測(cè)量得到所有標(biāo)志點(diǎn)的三維空間數(shù)據(jù)；

S102：利用攝影測(cè)量空間后方交會(huì)原理，根據(jù)采集的標(biāo)定圖像計(jì)算得到多個(gè)相機(jī)的內(nèi)、外參數(shù)。

需要說(shuō)明的是，多相機(jī)標(biāo)定屬于現(xiàn)有技術(shù)，作為示例，本實(shí)施例中可以采用文獻(xiàn)“大視場(chǎng)多像機(jī)視頻測(cè)量系統(tǒng)的全局標(biāo)定.”(胡浩，梁晉，唐正宗，等.光學(xué)精密工程，2012)所提出的多相機(jī)標(biāo)定方法。當(dāng)然，也可以采用其他多相機(jī)標(biāo)定方法。

步驟S2，彎管圖像采集：在彎管周圍布置高頻LED光源，使用多個(gè)相機(jī)從不同方位同步拍攝以獲得彎管在同一位姿的原始彎管圖像。利用計(jì)算機(jī)控制十個(gè)相機(jī)從不同方位同步拍攝彎管一次，獲得彎管在同一位姿的10幅灰度圖像，相機(jī)的布站如圖2所示。