[發(fā)明專利]一種基于圖像處理的典型產品幾何尺寸測量方法及系統(tǒng)

有效

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• 申請日: 2018-10-29
• 公開（公告）號: CN109509182B
• 公開（公告）日: 2021-03-26
• 發(fā)明（設計）人: 劉姍姍;張琳;于晗;劉兆賓;陳思舟;楊洋;杜晶
• 申請（專利權）人: 首都航天機械有限公司;中國運載火箭技術研究院
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00;G06T7/60;G01B11/02
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 高志瑞

本發(fā)明公開了一種基于圖像處理的典型產品幾何尺寸測量方法及系統(tǒng)，其中，該方法包括如下步驟：步驟一：根據一定的步長拍攝多幅零件圖像，再通過深度合成功能獲得被測零件的3D圖像并存儲到計算機中；步驟二：對零件的3D圖像的不同截面進行重復測量，并進行去噪處理，得到3D圖像中基本圖元單位清晰的邊緣信息；步驟三：根據步驟二提取的邊緣信息，與預設的標準類別進行對比，確定零件的3D圖像相對應的標準類別，并根據相應標準類別求得對應的參數。本發(fā)明解決了傳統(tǒng)的機械零件尺寸測量方法效率低、測得的數據受人為影響因素較大的問題。

技術領域

本發(fā)明屬于精密測量和計算機輔助測量分析技術領域，尤其涉及一種基于圖像處理的典型產品幾何尺寸測量方法及系統(tǒng)。

背景技術

航天工業(yè)當中機械加工零部件精度決定了設備能否達到設計性能指標需求，而其精度的測量離不開測量技術的發(fā)展。隨著科技的發(fā)展、檢測對象的多樣化以及精度要求的不斷提高，對測量精度、實時性以及測量效率要求越來越高，尤其是零件形狀的復雜性和測量的實時性都對傳統(tǒng)的精密測量技術產生了巨大的沖擊。

目前，傳統(tǒng)的機械零件尺寸測量方法主要通過人工利用專用的測量工具或者專門定制的零件尺寸標準模板來進行對比測量。該方法測量效率低，并且測得的數據受到人為主觀因素影響較大，尺寸測量既精度低又費時費力，如航天閥門底座類零件密封面處幾何尺寸的測量。由于閥門底座密封面一般位于閥門內孔較深處(深度為25mm～85mm不等)，接觸式測量方法和小景深低倍率光學非接觸測量方法均無法深入內部實施有效測量，現(xiàn)階段需要剖切產品實施測量，此方法測量全過程均采用手工進行，測量效率低且無法實現(xiàn)100％測量。

發(fā)明內容

本發(fā)明解決的技術問題是：克服現(xiàn)有技術的不足，提供了一種基于圖像處理的典型產品幾何尺寸測量方法及系統(tǒng)，解決了傳統(tǒng)的機械零件尺寸測量方法效率低、測得的數據受人為影響因素較大的問題。

本發(fā)明目的通過以下技術方案予以實現(xiàn)：根據本發(fā)明的一個方面，提供了一種基于圖像處理的典型產品幾何尺寸測量方法，所述方法包括如下步驟：步驟一：根據一定的步長拍攝多幅零件圖像，再通過深度合成功能獲得被測零件的3D圖像并存儲到計算機中；步驟二：對零件的3D圖像的不同截面進行重復測量，并進行去噪處理，得到3D圖像中基本圖元單位清晰的邊緣信息；步驟三：根據步驟二提取的邊緣信息，與預設的標準類別進行對比，確定零件的3D圖像相對應的標準類別，并根據相應標準類別求得對應的參數。

上述基于圖像處理的典型產品幾何尺寸測量方法中，在步驟一中，啟動超景深顯微系統(tǒng)，安裝長焦鏡頭，鏡頭倍率設置為200X，并對零件被測部位頂端聚焦清晰，將鏡頭以50um的移動間距拍攝一幅圖像，并分別計算圖像清晰度函數(當清晰度值最大時，對應的移動間距和鏡頭倍率為最佳配置)，再通過深度合成功能獲得被測零件的3D圖像并存儲到計算機中。

上述基于圖像處理的典型產品幾何尺寸測量方法中，在步驟二中，利用Canny等邊緣檢測算子提取邊緣信息。

上述基于圖像處理的典型產品幾何尺寸測量方法中，在步驟三中，如果零件的3D圖像相對應的標準類別為直邊圓弧型，采用一定的算法得到直邊圓弧型中的兩段圓弧所對應的圓的半徑R1、R2以及圓心位置，同時求出位于上方的那個圓弧的最高點和位于下方的那個圓弧的最低點之間的垂直距離H1；其中，直邊圓弧型包含兩個圓弧，這兩個圓弧之間相連的一條直線是豎直方向的直線，并且與那兩個圓弧都相切。

上述基于圖像處理的典型產品幾何尺寸測量方法中，在步驟三中，如果零件的3D圖像相對應的標準類別為單斜邊圓弧型,采用一定的算法得到單斜邊圓弧型中的兩段圓弧所對應的圓的半徑R3、R4以及圓心位置，同時求出位于上方的那個圓弧的最高點和位于下方的那個圓弧的最低點之間的垂直距離H2，另外還有邊緣斜線與垂直方向的傾斜角度Q2；其中，單斜邊圓弧型包含兩個圓弧，這兩個圓弧之間相連的一條直線是斜方向的直線，并且與那兩個圓弧都相切。