[發(fā)明專利]一種基于機(jī)器視覺的測(cè)量材料彎曲變形的引伸計(jì)測(cè)量方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811497672.2
• 申請(qǐng)日: 2018-12-07
• 公開（公告）號(hào): CN109470165A
• 公開（公告）日: 2019-03-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 謝宏威;駱佩文;雷臻宇;周聰;韓業(yè)鵬
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 廣州大學(xué)
• 主分類號(hào): G01B11/16
• 分類號(hào): G01B11/16
• 代理公司: 廣州三環(huán)專利商標(biāo)代理有限公司 44202
• 代理人: 顏希文;麥小嬋

本發(fā)明公開了一種基于機(jī)器視覺的測(cè)量材料彎曲變形的引伸計(jì)測(cè)量方法，包括：將實(shí)驗(yàn)材料固定在拉力器兩端；打開LED光源，使用工業(yè)相機(jī)對(duì)所述實(shí)驗(yàn)材料進(jìn)行圖像采集；使用標(biāo)定板對(duì)采集后的圖像進(jìn)行標(biāo)定，并將圖像的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換成世界坐標(biāo)；在實(shí)驗(yàn)材料的中心處繪制一條線段，并在所述線段上設(shè)置若干個(gè)標(biāo)點(diǎn)，以使在線段上生成若干個(gè)區(qū)域，并將所述區(qū)域訓(xùn)練成模板；對(duì)實(shí)驗(yàn)材料施加外力以使實(shí)驗(yàn)材料產(chǎn)生變形，并使用工業(yè)相機(jī)不斷采集更新圖像；每更新一次圖像，利用已經(jīng)訓(xùn)練好的模板將圖片中相應(yīng)的位置匹配出來，并將所有匹配到的區(qū)域中心點(diǎn)連接起來，擬合成曲線；計(jì)算出擬合曲線的曲率，線段兩端的位移變化量以及延伸率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及機(jī)器視覺測(cè)量領(lǐng)域，尤其涉及一種基于機(jī)器視覺的測(cè)量材料彎曲變形的引伸計(jì)測(cè)量方法。

背景技術(shù)

引伸計(jì)是測(cè)量構(gòu)件及其他物體兩點(diǎn)之間線變形的一種儀器，通常由傳感器、放大器和記錄器三部分組成；傳感器直接和被測(cè)構(gòu)件接觸，構(gòu)件上被測(cè)的兩點(diǎn)之間的距離為標(biāo)距，標(biāo)距的變化伸長(zhǎng)或縮短為線變形，構(gòu)件變形，傳感器隨著變形，并把這種變形轉(zhuǎn)換為機(jī)械、光、電、聲等信息，放大器將傳感器輸出的微小信號(hào)放大，記錄器將放大后的信號(hào)直接顯示或自動(dòng)記錄下來；然而傳統(tǒng)的引伸計(jì)由于傳感器本身感應(yīng)的限制，無法測(cè)量彎曲變形的構(gòu)件，導(dǎo)致實(shí)際測(cè)量數(shù)據(jù)存在誤差，造成生產(chǎn)中存在失誤。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供了一種基于機(jī)器視覺的測(cè)量材料彎曲變形的引伸計(jì)測(cè)量方法，以解決傳統(tǒng)的引伸計(jì)無法測(cè)量構(gòu)件彎曲變形的技術(shù)問題，從而消除實(shí)際測(cè)量數(shù)據(jù)存在的誤差，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)改善生產(chǎn)中的失誤情況。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種基于機(jī)器視覺的測(cè)量材料彎曲變形的引伸計(jì)測(cè)量方法，包括：

將實(shí)驗(yàn)材料固定在拉力器兩端；

打開LED光源，使用工業(yè)相機(jī)對(duì)所述實(shí)驗(yàn)材料進(jìn)行圖像采集；

使用標(biāo)定板對(duì)采集后的圖像進(jìn)行標(biāo)定，并將圖像的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換成世界坐標(biāo)；

在實(shí)驗(yàn)材料的中心處繪制一條線段，并在所述線段上設(shè)置若干個(gè)標(biāo)點(diǎn)，以使在線段上生成若干個(gè)區(qū)域，并將所述區(qū)域訓(xùn)練成模板；

對(duì)實(shí)驗(yàn)材料施加外力以使實(shí)驗(yàn)材料產(chǎn)生變形，并使用工業(yè)相機(jī)不斷采集更新圖像；

每更新一次圖像，利用已經(jīng)訓(xùn)練好的模板將圖片中相應(yīng)的位置匹配出來，并將所有匹配到的區(qū)域中心點(diǎn)連接起來，擬合成曲線；

計(jì)算出擬合曲線的曲率，線段兩端的位移變化量以及延伸率。

作為優(yōu)選方案，所述打開LED光源，使用工業(yè)相機(jī)對(duì)所述實(shí)驗(yàn)材料進(jìn)行圖像采集，還包括：調(diào)節(jié)LED光源亮度以及相機(jī)的焦距和曝光時(shí)間，使得采集到質(zhì)量更好的圖像。

作為優(yōu)選方案，所述LED光源為紅色LED光源。

作為優(yōu)選方案，所述每更新一次圖像，利用已經(jīng)訓(xùn)練好的模板將圖片中相應(yīng)的位置匹配出來，并將所有匹配到的區(qū)域中心點(diǎn)連接起來，擬合成曲線，具體包括：

計(jì)算每移動(dòng)一個(gè)像素之后窗口內(nèi)像素與模板像素的NCC值，確定原始模板的大小以及中心位置，在更新的第一張圖片的中心位置為中心點(diǎn)生成一個(gè)橫寬均不小于原始模板大小的區(qū)域作為原始模板的匹配區(qū)域，匹配到的區(qū)域的中心點(diǎn)又作為更新的第二張圖生成一個(gè)橫寬均不小于原始模板的區(qū)域作為原始模板的匹配區(qū)域，直到所有更新的圖片依次匹配完成；

將所有的匹配到區(qū)域的中心點(diǎn)都連接起來，擬合成一條曲線。

作為優(yōu)選方案，所述計(jì)算NCC值的計(jì)算方式為：