[發(fā)明專利]基于結(jié)構(gòu)光視覺的軸類零件徑向跳動誤差在線測量方法

在審

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• 申請日: 2017-07-03
• 公開（公告）號: CN107101582A
• 公開（公告）日: 2017-08-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 譚慶昌;包昊菁;張雅超;劉思遠;柴博森;周曉東
• 申請（專利權(quán)）人: 吉林大學
• 主分類號: G01B11/00
• 分類號: G01B11/00
• 代理公司: 吉林長春新紀元專利代理有限責任公司22100
• 代理人: 王怡敏

1.一種基于結(jié)構(gòu)光視覺的軸類零件徑向跳動誤差在線測量方法，其特征在于：結(jié)合相機標定技術(shù)和結(jié)構(gòu)光視覺測量技術(shù)，建立跳動誤差的測量模型；通過圖像特征提取技術(shù)實現(xiàn)光條中心坐標、角點坐標等有效數(shù)據(jù)點的獲取，包括以下步驟：

1）標定相機參數(shù)及鏡頭畸變系數(shù)；

2）計算光刀平面方程；

3）計算空間基準方程；

4）計算徑向跳動誤差。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于結(jié)構(gòu)光視覺的軸類零件徑向跳動誤差在線測量方法，其特征在于：步驟1）中所述的標定相機參數(shù)及鏡頭畸變系數(shù)，是基于改進的張正友兩步標定算法，利用精度為1μm的標定板圖像在不同姿態(tài)下的圖像角點坐標和其對應(yīng)的Z=0世界坐標之間的關(guān)系，標定出相機內(nèi)參數(shù)和鏡頭的畸變系數(shù)，具體步驟如下：

1.1）利用工業(yè)相機采集9-12幅不同姿態(tài)下的標定板圖像；

1.2）利用改進的Bouguet工具箱檢測圖像特定圓形區(qū)域的角點亞像素坐標；

1.3）利用角點亞像素坐標和對應(yīng)的世界坐標求解相機內(nèi)參、相對于不同標定板位姿的相機外參及鏡頭畸變系數(shù)的初始值；

1.4）利用改進的Bouguet工具箱檢測圖像所有角點亞像素坐標；

1.5）根據(jù)非線性標定模型和步驟1.3）計算的初始值，利用Levenberg-Marquardt(L-M)優(yōu)化算法對相機內(nèi)參、鏡頭畸變系數(shù)、不同姿態(tài)下標定板外參優(yōu)化求解。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于結(jié)構(gòu)光視覺的軸類零件徑向跳動誤差在線測量方法，其特征在于：步驟2）中所述的計算光刀平面方程，具體步驟如下：

2.1）采集6-8幅不同姿態(tài)下帶有結(jié)構(gòu)光光條的標定板共面標靶圖像；

2.2）利用改進的Bouguet工具箱檢測共面標靶圖像所有角點亞像素坐標，利用已經(jīng)求解的相機內(nèi)參、鏡頭畸變系數(shù)計算不同姿態(tài)下的共面標靶外參；

2.3）建立光條模板圖像，對步驟2.1）采集的共面標靶圖像進行匹配，然后對匹配后的圖像進行光條中心提取；

2.4）利用步驟2.2）和步驟2.3）的結(jié)果得到光條中心的三維空間坐標，利用最小二乘擬合算法擬合光平面方程。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于結(jié)構(gòu)光視覺的軸類零件徑向跳動誤差在線測量方法，其特征在于：步驟3）中所述的計算空間基準方程，具體步驟如下：

3.1）利用夾具夾持標定板，保證軸線所在平面和標定板正面共面；

3.2）利用夾具將標定板置于光學分度頭上，旋轉(zhuǎn)標定板置于不同姿態(tài)，3-6個位置，拍攝圖像并保存；

3.3）計算不同姿態(tài)下的標定板平面方程，利用光平面方程計算空間基準軸線方程。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于結(jié)構(gòu)光視覺的軸類零件徑向跳動誤差在線測量方法，其特征在于：步驟4）中所述的計算徑向跳動誤差，具體步驟如下：

4.1）將待測軸安裝到測量平臺上，安裝相機和激光傳感器，標定相機參數(shù)、鏡頭畸變系數(shù)、光平面方程和空間基準軸線方程；

4.2）計算光平面方程和基準軸線的交點并在該交點建立投影平面，得到投影平面的方程；

4.3）在待測軸上的光條上選定任意候選點，記下位置，將候選點向投影平面投影；

4.4）旋轉(zhuǎn)待測軸，打開相機連續(xù)采集模式，分別計算候選點到基準軸徑的距離，并記錄最大值和最小值；

4.5）改變光條位置，記錄下一段光條上候選點距離基準軸線的最大值和最小值，對比各個候選點差值；最大值即為徑向跳動誤差。