[發明專利]一種高鐵白車身裝配質量檢測系統和方法

在審

• 申請號: 201910322429.5
• 申請日: 2019-04-22
• 公開（公告）號: CN110095069A
• 公開（公告）日: 2019-08-06
• 發明（設計）人: 侯天龍;孫永奎;馬磊;楊堯
• 申請（專利權）人: 西南交通大學
• 主分類號: G01B11/02
• 分類號: G01B11/02;G01B11/00
• 代理公司: 成都信博專利代理有限責任公司 51200
• 代理人: 劉凱

1.一種高鐵白車身裝配質量檢測系統，其特征在于，包括結構光投射器、圖像采集設備和圖像處理系統；結構光投射器向被裝配件表面投射線線激光，并接收圖像處理系統的控制信號；圖像采集設備采集線激光被裝配件表面特征調制后的結構光圖像，并傳輸給圖像處理系統；圖像處理系統對采集到的圖像進行預處理，并進行光條紋中心提取，再根據標定好的系統參數進行計算，將光條紋中心的圖像坐標轉化為對應距離信息。

2.一種如權利要求1所述的高鐵白車身裝配質量檢測系統的檢測方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1：通過測量前的系統初始化標定對圖像采集設備和測試系統進行標定，完成三維空間坐標和二維平面的轉換，得到相應的轉換矩陣；

步驟2：通過圖像采集設備采集結構光圖像；

步驟3：通過圖像處理算法進行光條紋中心提取，得到亞像素級別的光條紋中心線；

步驟4：根據光條紋中心線在像素坐標系中的坐標值，結合系統初始化得到的轉換矩陣實現像素坐標和物理坐標的轉化，得到實際的三維尺寸信息；

步驟5：根據三維尺寸信息進行質量評估并生成評估結果。

3.根據權利要求2所述的檢測方法，其特征在于，所述系統初始化標定包括圖像采集設備標定和系統標定；

所述圖像采集設備標定的步驟為：

步驟1）：首先獲取標定板，通過圖像采集設備拍攝標定板圖像；

步驟2）：根據角點提取算法計算出圖像采集設備內參矩陣和鏡頭畸變參數；

步驟3）：對標定參數進行可行性驗證；

所述系統標定的步驟為：

步驟1）：首先在三維空間內獲取不共面的三條線段，根據三角形原理和空間幾何得到空間內的約束關系；

步驟2）：利用空間內約束關系和像平面的三條線段的關系，運用非線性優化方法求出最優解；

步驟3）：通過三條線段中標定點的三維坐標，得到對應的光平面參數，計算出標定所得到的光平面方程；

步驟4）：根據光平面方程獲得三維坐標的轉換矩陣，實現像素坐標系和世界坐標系的轉換。

4.根據權利要求2所述的檢測方法，其特征在于，所述步驟3具體為：

步驟a：首先根據光條紋上下沿，計算出光條紋的寬度，通過光條紋寬度求出光條紋線上相鄰的兩個中心點；采用方向優先原則，光條紋中心線的提取從中心點開始，向兩邊同時進行，對圖像中感興趣特征進行提取，同時去除無效特征，降低噪聲干擾；

步驟b：采用Hessian矩陣算法與脊線跟蹤算法相結合，采用Hssion矩陣求解結構光中心點的法線方向，沿法線方向利用Taylor級數展開求得亞像素坐標；

步驟c：利用光條紋邊緣的光強變化很快，而邊緣之外的圖像相應的灰度值變化很小的特點，采用梯度算子找到光條紋的邊緣，同時預估出結構光條紋的中心線，再使用加權重心法準確的提取出結構光條紋的中心；

步驟d：結合Hession矩陣算法提取的中心條紋和用梯度算子所得中心線進行擬合，得到光條紋的中心線。