[發(fā)明專利]大型產(chǎn)品幾何參數(shù)視覺檢測(cè)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910972620.4
• 申請(qǐng)日: 2019-10-14
• 公開（公告）號(hào): CN112729163B
• 公開（公告）日: 2022-02-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳月玲;夏仁波;趙吉賓;趙亮;劉殿海;周波;于彥鳳
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院沈陽自動(dòng)化研究所
• 主分類號(hào): G01B11/25
• 分類號(hào): G01B11/25;G06T7/00;G06T7/70
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標(biāo)代理有限公司 21002
• 代理人: 許宗富

本發(fā)明涉及大型產(chǎn)品幾何參數(shù)視覺檢測(cè)方法，其步驟為：測(cè)量臂單元末端連接結(jié)構(gòu)光掃描頭，通過連接工裝將結(jié)構(gòu)光掃描頭與機(jī)器人末端相連，由機(jī)器人帶動(dòng)結(jié)構(gòu)光掃描頭完成產(chǎn)品外形高精度尺寸測(cè)量，其中包括全產(chǎn)品總長(zhǎng)度測(cè)量，全產(chǎn)品同軸度測(cè)量以及垂直度測(cè)量。實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品關(guān)鍵部位的幾何外形三維視覺掃描與幾何特征參數(shù)提取，實(shí)現(xiàn)了高效無人智能化測(cè)量。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)領(lǐng)域,具體的說是一種大型產(chǎn)品幾何參數(shù)視覺檢測(cè)方法。

背景技術(shù)

電力、船舶、航空航天等行業(yè)中都需要大型構(gòu)件，大型結(jié)構(gòu)件的加工制造是國(guó)家制造水平的綜合體現(xiàn)，也是世界制造業(yè)競(jìng)爭(zhēng)的制高點(diǎn)。目前大型構(gòu)件尺寸較大，測(cè)量時(shí)所使用的卡鉗、量桿等測(cè)量工具的量程大、重量增加、工人手持測(cè)量工具難度增加，測(cè)量的準(zhǔn)確度較低。視覺測(cè)量具有非接觸、速度快、精度高等特點(diǎn)，因此研究如何將視覺測(cè)量技術(shù)應(yīng)用到大型產(chǎn)品幾何參數(shù)測(cè)量方面對(duì)提高產(chǎn)品利用率、降低生產(chǎn)成本具有十分重要的意義。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述不足之處，本發(fā)明提出大型產(chǎn)品幾何參數(shù)視覺檢測(cè)方法，該方法可以進(jìn)行產(chǎn)品關(guān)鍵部位幾何外形的三維視覺掃描與幾何特征參數(shù)提取，實(shí)現(xiàn)高效無人智能化測(cè)量。

本發(fā)明為實(shí)現(xiàn)上述目的所采用的技術(shù)方案是：一種大型產(chǎn)品幾何參數(shù)視覺檢測(cè)方法，包括以下步驟：

機(jī)器人輸出指令控制其夾持的測(cè)量臂相對(duì)待檢測(cè)大型部件在定點(diǎn)工位移動(dòng)，使得設(shè)置在測(cè)量臂末端的結(jié)構(gòu)光掃描頭完成對(duì)待檢測(cè)大型部件的外形尺寸測(cè)量。

在測(cè)量之前還包括對(duì)測(cè)量臂移動(dòng)的定點(diǎn)工位進(jìn)行全局標(biāo)定，步驟如下：

a.在測(cè)量臂移動(dòng)軌跡上設(shè)置若干個(gè)定點(diǎn)工位；

b.在每個(gè)定點(diǎn)工位附近放置多個(gè)靶球；

c.先用激光跟蹤儀測(cè)量當(dāng)前工位每個(gè)靶球的幾何中心，得到靶球的在激光跟蹤儀下的空間坐標(biāo)，進(jìn)而得到當(dāng)前工位下靶球與激光跟蹤儀的變換矩陣T1；

d.再用結(jié)構(gòu)光掃描頭測(cè)量每個(gè)靶球，得到每個(gè)靶球在法如關(guān)節(jié)臂下的坐標(biāo)，進(jìn)而得到當(dāng)前工位下關(guān)節(jié)臂與靶球坐標(biāo)變換矩陣T2。

e.通過變換矩陣T2、變換矩陣T1求出當(dāng)前工位下關(guān)節(jié)臂與激光跟蹤儀坐標(biāo)之間的變換矩陣T，完成關(guān)節(jié)臂在當(dāng)前工位的標(biāo)定；

f.重復(fù)上述步驟a-e對(duì)所有工位進(jìn)行標(biāo)定，將關(guān)節(jié)臂在每個(gè)工位下的坐標(biāo)統(tǒng)一到同一個(gè)坐標(biāo)系下，實(shí)現(xiàn)全局標(biāo)定。

所述待檢測(cè)大型部件的頂端包括天線罩，待檢測(cè)大型部件的外形尺寸包括：總長(zhǎng)度DD、同軸度偏差、垂直度偏差；

所述總長(zhǎng)度DD為天線罩端頭到待檢測(cè)大型部件的尾端面的距離；

所述同軸度偏差為天線罩幾何中心與待檢測(cè)大型部件的尾端面幾何中心的連線相對(duì)于基準(zhǔn)軸的偏差；

所述垂直度偏差為天線罩幾何中心與待檢測(cè)大型部件的尾端面幾何中心的連線相對(duì)于尾端面的偏差。

測(cè)量總長(zhǎng)度的步驟如下：

a.大型產(chǎn)品尾端面測(cè)量：

測(cè)量臂帶動(dòng)結(jié)構(gòu)光掃描頭掃描得到待檢測(cè)大型部件的尾端面π_G1的點(diǎn)云數(shù)據(jù)，對(duì)點(diǎn)云數(shù)據(jù)采用最小二乘法進(jìn)行空間平面擬合，得到尾端面π_G1所在的平面方程：

Ax+By+Cz+D＝0

其中，A、B、C、D為平面方程系數(shù)，x，y，z為平面方程參數(shù)；

b.大型產(chǎn)品長(zhǎng)度測(cè)量：