[發明專利]一種面向噴涂生產線的3D智能相機系統與工件在線測量方法

有效

• 申請號: 201810271919.2
• 申請日: 2018-03-29
• 公開（公告）號: CN108592788B
• 公開（公告）日: 2020-07-24
• 發明（設計）人: 肖昌炎;雷禧生;譚立春;梁橋康;繆慧司;曾雙龍
• 申請（專利權）人: 湖南大學
• 主分類號: G01B11/00
• 分類號: G01B11/00
• 代理公司: 湖南兆弘專利事務所(普通合伙) 43008
• 代理人: 周長清

本發明公開了一種面向噴涂生產線的3D智能相機系統與工件在線測量方法，其包括以下步驟：S1：設定成像設備以完成成像；S2：提取目標工件深度圖像；濾除背景噪音并提取出目標工件深度圖像；S3：對所述目標工件深度圖像經過多尺度多結構元素的形態學邊緣檢測得到目標工件深度圖像的單邊緣輪廓；S4：對所述目標工件單邊緣輪廓經過像素灰度極值搜索操作，完成二維圖像坐標系內所述目標工件的尺寸測量，通過三維圖元自適應步長線掃描和截尾均值統計，完成待噴涂工件點云中關鍵點的提取。本發明具有操作簡便、效率和自動化程度高、測量精度高等優點。

技術領域

本發明主要涉及到工業應用級的在線測量技術領域，特指一種面向噴涂生產線的3D智能相機系統與工件在線測量方法。

背景技術

傳統人工噴涂的特點是操作人員經常在高溫、高濕并且散布有毒有害噴涂粉塵的生產環境中進行大量的重復機械操作，這對從業人員的身體造成了嚴重危害，操作人員參差不齊的技術水平也無法保證生產質量。

隨著技術的發展，自動化噴涂在噴涂行業已經得到廣泛應用，不僅改善了工人的勞動環境還提高了產量與生產質量。在自動化噴涂作業過程中，由于待噴涂工件可能具有較為復雜的幾何特征并且實際生產對實時性也有相對較高的要求，機器人自動編程技術作為一種智能化、高效率的機器人技術，可根據待噴涂工件的特點自動調整噴涂參數與規劃噴涂路徑，因此得到廣泛應用。其關鍵是自動獲取工件的3D形狀和尺寸測量。3D相機是一種用來獲取物體三維深度信息的成像設備，也可用于非接觸的三維尺寸測量，具有高精度、高集成、低功耗等特點，近年來，3D相機從科研領域逐漸向民用與工業領域發展，例如將3D相機用于集成電路制造、無人機導航、手機人臉識別等場景。然而現有的3D相機往往只是單一設備，接口少、執行功能單一、計算處理芯片弱等缺點限制了3D相機在工業界的進一步應用。

發明內容

本發明要解決的技術問題就在于：針對現有技術存在的技術問題，本發明提供一種操作簡便、效率和自動化程度高、測量精度高的面向噴涂生產線的3D智能相機系統與工件在線測量方法。

為解決上述技術問題，本發明采用以下技術方案：

一種面向噴涂生產線的3D智能相機系統與工件在線測量方法，其包括以下步驟：

S1：設定成像設備以完成成像；

S2：提取目標工件深度圖像；濾除背景噪音并提取出目標工件深度圖像；

S3：對所述目標工件深度圖像經過多尺度多結構元素的形態學邊緣檢測得到目標工件深度圖像的單邊緣輪廓；

S4：對所述目標工件單邊緣輪廓經過像素灰度極值搜索操作，完成二維圖像坐標系內所述目標工件的尺寸測量，通過三維圖元自適應步長線掃描和截尾均值統計，完成待噴涂工件點云中關鍵點的提取。

作為本發明的進一步改進：所述步驟S2中采用形態學雙邊深度閾值分割進行深度圖像預處理，即目標工件深度圖像提取的方法為：對直接采集到的深度圖像進行開操作以平滑目標工件邊緣，消除圖像中的細小的噪點；再經過閉操作以連通狹窄的間斷，填補深度圖像的孔洞；深度灰度圖像每一點的灰度值根據該點的深度值決定，通過設置遠邊界與近邊界的深度閾值，即可消除背景與前景的干擾；最后在深度相機的視場中設置有效圖像采集區域，只對區域內的圖像進程處理，區域外的圖像灰度都設為0，提取出目標工件深度圖像。

作為本發明的進一步改進：所述步驟S3中采用自適應多尺度多結構邊緣檢測對預處理后的圖像進行單邊緣檢測；即：根據工業現場不同的程度的噪聲干擾，利用多種不同大小的結構元素按照相應的權值進行融合處理，利用多種不同的尺度元素按照相應的權值進行融合處理，最后根據一定比例構造出一個適應該工件該生產環境的多尺度多結構邊緣檢測算子；通過所述檢測算子得到目標工件深度圖像的單邊緣輪廓。