[發(fā)明專利]一種基于待測工件基元組態(tài)的智能測量系統(tǒng)及方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810455112.4
• 申請(qǐng)日: 2018-05-14
• 公開（公告）號(hào): CN108917593B
• 公開（公告）日: 2020-01-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 梅雪;黃小龍;劉歡
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): G01B11/00
• 分類號(hào): G01B11/00;G01B11/24;G06T7/00;G06T7/12;G06T7/136;G06T7/62
• 代理公司: 32346 江蘇瑞途律師事務(wù)所
• 代理人: 蔣海軍

1.一種基于待測工件基元組態(tài)的智能測量方法，其步驟為：

步驟一、啟動(dòng)系統(tǒng)，圖像采集設(shè)備按預(yù)先規(guī)劃的路徑進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，獲取圖像后系統(tǒng)的圖像處理模塊先計(jì)算被測工件的尺寸，并判斷是否需要拼接；如需拼接則調(diào)用拼接程序，規(guī)劃采集圖像的路徑，拼接完成后進(jìn)入下一步處理，如不需拼接則直接進(jìn)入下一步處理；

步驟二、對(duì)擺放位置和角度不同的工件進(jìn)行姿態(tài)歸一化處理，為后續(xù)的圖像處理提供統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)姿態(tài)；其中工件模型姿態(tài)歸一化變換的流程為：

(1)通過全局閾值分割采集的圖像獲取工件的有效區(qū)域Region1；

(2)求工件的有效區(qū)域Region1的最小外接矩形Rectangle1；

(3)在二維的圖像坐標(biāo)系中求Rectangle1的中心C1(x1，y1)，圖像的中心C2(x2，y2)及長軸與水平線的夾角Phi，其夾角取值范圍(-π/2,π/2]；

(4)對(duì)工件進(jìn)行三維重建，在三維坐標(biāo)系中X-Y的平面上旋轉(zhuǎn)工件的3D模型的角度為-Phi，其中，沿X軸逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)Phi為正，順時(shí)針旋轉(zhuǎn)Phi為負(fù)；使其長軸與三維坐標(biāo)系中的X軸平行，初步獲得模型的歸一化姿態(tài)；

(5)根據(jù)工件模型的三維尺寸特征，將上一步獲得的3D模型姿態(tài)再在X-Y平面上旋轉(zhuǎn)180°或者不旋轉(zhuǎn)，獲得3D模型的歸一化姿態(tài)；

(6)對(duì)只需要在二維坐標(biāo)系中處理的基元，可根據(jù)C1、C2平移Region1至圖像中心位置，然后旋轉(zhuǎn)-Phi使Region1的最小外接矩形的長軸與X軸平行即獲得在二維平面上的歸一化姿態(tài)；

步驟三、圖像處理模塊根據(jù)圖像三維尺寸特征，提取基元，自動(dòng)識(shí)別判斷基元類型，并調(diào)用相應(yīng)的基元處理函數(shù)，計(jì)算其識(shí)別到的基元的相關(guān)參數(shù)；具體過程為：對(duì)工件圖像進(jìn)行閾值分割，提取邊緣輪廓，分割邊緣輪廓獲得該工件圖像所包含的基元；然后以基元輪廓的左上角點(diǎn)的坐標(biāo)值(Row，Column)為編號(hào)依據(jù)對(duì)基元進(jìn)行編號(hào)，按照基元的編號(hào)順序依次將基元與基元特征庫的基元特征做匹配，自動(dòng)識(shí)別該基元的類型，識(shí)別出基元類型后調(diào)用相應(yīng)的基元處理函數(shù)計(jì)算該基元類型的相關(guān)參數(shù)，其中基元特征庫基元模型是預(yù)先通過機(jī)器學(xué)習(xí)訓(xùn)練大量樣本建立，可根據(jù)需要?jiǎng)討B(tài)添加基元特征模型；

步驟四、如基元庫中不包含提取基元類型，需添加新的基元，則動(dòng)態(tài)添加新基元特征至基元庫并添加相應(yīng)的基元處理函數(shù)，然后執(zhí)行步驟二，如不需添加新基元?jiǎng)t執(zhí)行步驟五；

步驟五、以基元特征及基元的相對(duì)位置為依據(jù)，判別工件的類型若為工件庫中已存在的類型，則在對(duì)應(yīng)編號(hào)的工件類型數(shù)量上加一；若為工件庫中不存在的類型，則按照既定的規(guī)則對(duì)所測的工件生成一個(gè)分類編號(hào)，并將工件的測量結(jié)果存儲(chǔ)在相應(yīng)的工件分類目錄下。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于待測工件基元組態(tài)的智能測量方法，其特征在于：步驟一的執(zhí)行過程如下：

(1)啟動(dòng)系統(tǒng)，運(yùn)動(dòng)裝置帶動(dòng)圖像數(shù)據(jù)采集設(shè)備按照規(guī)劃的路徑進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，規(guī)劃的路徑分為非拼接路徑和拼接路徑，默認(rèn)數(shù)據(jù)采集路徑為非拼接路徑；

(2)獲得工件圖像后，由系統(tǒng)的圖像處理模塊首先計(jì)算出工件圖像的最大寬度，若最大寬度小于設(shè)定的閾值寬度T，則不需拼接直接進(jìn)入下一步處理，若計(jì)算出的最大寬度大于或等于設(shè)定的閾值寬度T則執(zhí)行拼接數(shù)據(jù)采集路徑，調(diào)用拼接程序，拼接完成后進(jìn)入下一步處理。

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種基于待測工件基元組態(tài)的智能測量方法，其特征在于：步驟三中基元類型為三維平面上的曲線時(shí)，其識(shí)別及相關(guān)參數(shù)的處理流程為：

(1)對(duì)工件圖像進(jìn)行三維建模，旋轉(zhuǎn)模型至歸一化的姿態(tài)；

(2)創(chuàng)建一個(gè)平面與三維模型相交，獲得交線模型；

(3)將獲得的交線模型投影到平面，此后便將三維的交線模型投影到二維的平面中處理；

(4)將投影到平面上的交線輪廓進(jìn)行分割處理，獲得屬性不同的直線段和曲線段；

(5)與基元特征庫匹配識(shí)別出曲線基元；

(6)擬合曲線，計(jì)算出曲率。