[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?zhí)枺?/td>: 201810455112.4
• 申請日: 2018-05-14
• 公開（公告）號: CN108917593B
• 公開（公告）日: 2020-01-24
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 梅雪;黃小龍;劉歡
• 申請（專利權(quán)）人: 南京工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: G01B11/00
• 分類號: 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

本發(fā)明公開了一種基于待測工件基元組態(tài)的智能測量系統(tǒng)及方法，屬于機(jī)器視覺檢測測量領(lǐng)域。本發(fā)明的測量系統(tǒng)由主機(jī)，圖像采集設(shè)備，X軸方向運(yùn)動裝置，Y軸方向運(yùn)動裝置，測量平臺等部分組成。其中被測工件圖像數(shù)據(jù)可由CCD相機(jī)或激光掃描儀采集，既可以用于二維數(shù)據(jù)測量，也可以用于三維數(shù)據(jù)的測量。本發(fā)明將待測工件放置于測量平臺上，啟動系統(tǒng)后圖像采集設(shè)備獲取工件的圖像信息，由系統(tǒng)的圖像處理模塊對獲取的圖像提取基元，自動識別基元的類型并進(jìn)行參數(shù)計算，同時生成測量對象庫。本發(fā)明利以形狀基元為測量模塊，提高了檢測效率，減小了對先驗知識的依賴，提高了系統(tǒng)的通用性和靈活性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及圖像處理、機(jī)器視覺、智能傳感及模式識別等技術(shù)，屬于機(jī)器視覺檢測測量領(lǐng)域。更具體地說，是一種以待測工件基元(直線、曲線、圓、橢圓、矩形、圓弧等)為檢測單位，對工件基元進(jìn)行自動測量的系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)

隨著智能技術(shù)的發(fā)展及智慧工廠、無人工廠的提出，工業(yè)制造的自動化水平和規(guī)模越來越高，相應(yīng)的對工業(yè)檢測也提出了更高的要求。傳統(tǒng)的人工檢測方法費(fèi)時費(fèi)力，無法滿足現(xiàn)代高精度、批量快速的工件測量、檢測需求。而目前現(xiàn)有的一些非接觸檢測方法大多需要預(yù)先建立工件圖像的模板庫，然后將掃描圖像跟模板庫中的工件模板進(jìn)行對比，這種方法對先驗知識和硬件配置的依賴性較高，缺乏靈活性。基于上述問題，有必要開發(fā)出一種針對不同工件能自動提取、識別其待測工件基元的類型，然后進(jìn)行相關(guān)處理，并具有一定通用性的測量系統(tǒng)及方法。

現(xiàn)有技術(shù)中，不使用預(yù)先建立的工件圖像模板庫，而使用判別基元類型或者類似判別基元類型的方案也有存在，如中國專利號ZL201310281987.4，發(fā)明創(chuàng)造名稱為：一種具有圓弧幾何基元的實時定位與匹配方法；該申請案通過幾何基元本身在實測圖像中搜索模板實例，離線模板計算過程中，采用迭代多邊形逼近的方法將邊緣輪廓圖像快速分割成直線段的形式，并檢查相鄰線段能否用一個圓弧更好的近似，從而實現(xiàn)了圖像輪廓中線段、圓弧的分離。同時，通過最小二乘法擬合線段與圓弧，得到幾何基元的幾何參數(shù)。在線實時檢測過程中，以最長圓弧基元計算模板的剛性變換，通過計算在線實測圖像中幾何基元與變換后的模板中對應(yīng)的幾何基元之間的距離來實現(xiàn)匹配定位。該申請案通過幾何基元本身在實測圖像中搜索模板，并通過最小二乘法擬合線段與圓弧，得到幾何基元的幾何參數(shù)。但該申請案僅給出了圓弧幾何基元的檢測定位的方法，沒有給出多種幾何基元識別檢測的方案。

發(fā)明內(nèi)容

1.發(fā)明要解決的技術(shù)問題

本發(fā)明的目的在于解決上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，提供了一種基于待測工件基元組態(tài)的智能測量系統(tǒng)及方法；本發(fā)明不基于圖像模板匹配，而以工件的形狀基元為檢測單位，先提取待測工件的基元，然后自動識別其基元類型并計算相關(guān)參數(shù)，在提取計算測量參數(shù)的同時，自動生成工件庫；本發(fā)明的圖像數(shù)據(jù)采集既可以通過CCD圖像采集平臺，也可以通過激光掃描儀獲取，既可以用于二維圖像的處理也可以用于三維圖像的處理，且測量快速準(zhǔn)確，具有很強(qiáng)的通用性和靈活性。

2.技術(shù)方案

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供的技術(shù)方案為：

本發(fā)明的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)；

步驟三、圖像處理模塊根據(jù)圖像三維尺寸特征，提取基元，自動識別判斷基元類型，并調(diào)用相應(yīng)的基元處理函數(shù)，計算其識別到的基元的相關(guān)參數(shù)；