[發明專利]位于平面上的孔的中心位置的計算方法

有效

• 申請號: 201811464348.0
• 申請日: 2018-12-03
• 公開（公告）號: CN109373901B
• 公開（公告）日: 2020-08-07
• 發明（設計）人: 于彭;張楠楠;郭磊
• 申請（專利權）人: 易思維（天津）科技有限公司
• 主分類號: G01B11/00
• 分類號: G01B11/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明提供一種位于平面上的孔的中心位置的計算方法，包括如下步驟：1)利用單目視覺傳感器采集孔所在平面包含孔區域的灰度圖，標記此區域為區域I；2)向區域I分別投射橫、縱向的三頻四相相移光柵，采集圖片，畸變校正，再分別沿橫向、縱向解算相機平面上的絕對相位；解算投影儀平面上的橫、縱絕對相位；3)取一系列相機平面和投影儀平面所對應的同位置點，計算單應性矩陣；4)提取灰度圖中圓孔邊緣的亞像素坐標，依據單應性矩陣計算出其在投影儀平面中的坐標，求取圓孔邊緣各點的三維坐標，計算圓孔中心在平面中的位置。該方法將三頻四相法與單目傳感器相結合，能快速、準確的獲取孔的中心位置；同時設備體積減小，便于測量。

技術領域

本發明涉及大型交通工具制造、安裝領域，具體涉及一種位于平面上的孔的中心位置的計算方法。

背景技術

孔位置檢測在汽車、輪船、飛機等制造領域的自動裝配工作中具有非常重要的作用，實現孔位置的準確檢測有利于提高在線安裝或在線檢測工作的準確性，繼而提高產品的質量。目前，孔類中心位置的解算方式主要有以下三種：1)三坐標測量機、2)線激光器和3)雙目立體視覺。三坐標測量機能夠獲得較高的測量精度，但其測量速度較慢，難以滿足白車身在線測量的要求。線激光的測量方式又可分為以下三種：二維影像結合激光測距檢測方案、線激光機器人掃描檢測方案、線激光單光刀方案。其中，二維影像結合激光測距檢測方案需要額外的LED光源進行打光，且對光照強度、光照角度、攝像機采集角度都有嚴格的要求；線激光機器人掃描檢測方案需要機器人在小范圍內進行運動并進行檢測，機器人運動絕對精度較低，小范圍的軌跡難以精確控制，容易在測量過程中引入機器人運動誤差；線激光單光刀方案拍攝圖像少，測量速度快，但其拍攝時需使攝像機光軸垂直于待測圓孔所在平面，且只提取兩個光刀點進行計算，可用數據較少，穩定性較差。雙目立體視覺匹配較為困難，難以獲得理想的測量精度。綜上所述，現有方法均不能準確、快速的獲取孔的中心位置。

發明內容

為了解決上述技術問題，本發明提供一種位于平面上的孔的中心位置的計算方法，其將三頻四相法與單目傳感器相結合，能快速、準確的獲取孔的中心位置；同時設備體積減小，便于測量。

為此，本發明的技術方案如下：

一種位于平面上的孔的中心位置的計算方法，包括如下步驟：

1)利用單目視覺傳感器采集孔所在平面包含孔區域的灰度圖，標記此區域為區域I；

2)向包含區域I的區域分別投射橫向的三頻四相相移光柵和縱向的三頻四相相移光柵，同時采集圖片，對得到的圖片進行畸變校正，再分別沿橫向、縱向解算相機平面上的絕對相位；

解算投影儀投射出的橫向的三頻四相相移光柵和縱向的三頻四相相移光柵的絕對相位信息，得到投影儀平面上的橫、縱絕對相位；

3)取一系列相機平面、投影儀平面橫向、縱向絕對相位均相等的點，計算相機平面與投影儀平面之間的單應性矩陣；

4)提取步驟1)得到的灰度圖中的圓孔邊緣的亞像素坐標，依據步驟3)得到的單應性矩陣計算出其在投影儀平面中的坐標，求取圓孔邊緣各點的三維坐標，計算圓孔中心在平面中的位置。

進一步，所述平面為孔上端面的四周至少1cm處與孔的上端面處于同一個平面。

進一步，步驟4)提取步驟1)得到的灰度圖中的圓孔邊緣的亞像素坐標的步驟為：

①先利用canny邊緣檢測法提取圓孔的整像素邊緣；

②利用亞像素曲面擬合法求解圓孔邊緣的亞像素坐標，其中曲面擬合法利用二元二次多項式進行擬合：

G(x,y)＝a₀+a₁x+a₂y+a₃x²+a₄xy+a₅y²