[發(fā)明專利]一種用于火車承載鞍整體型面測(cè)量的多視角拼接方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110726982.2
• 申請(qǐng)日: 2021-06-29
• 公開（公告）號(hào): CN113494891B
• 公開（公告）日: 2023-09-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 崔海華;田威;國(guó)榮輝;黃怡;程筱勝;張益華
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京航空航天大學(xué)
• 主分類號(hào): G01B11/24
• 分類號(hào): G01B11/24;G06T3/60
• 代理公司: 南京蘇高專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32204
• 代理人: 李淑靜

本發(fā)明提供了一種用于火車承載鞍整體型面測(cè)量的多視角拼接方法，在多視角測(cè)量過程中通過對(duì)所設(shè)計(jì)的靶標(biāo)板上標(biāo)志點(diǎn)的識(shí)別定位，計(jì)算不同視角下測(cè)量數(shù)據(jù)所在坐標(biāo)系之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系，從而實(shí)現(xiàn)多個(gè)視角下測(cè)量數(shù)據(jù)的拼接，得到火車承載鞍完整的型面三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)。本方法簡(jiǎn)便、快捷，可以很好地解決現(xiàn)有技術(shù)中各視角下測(cè)量得到的承載鞍型面數(shù)據(jù)難以拼接形成完整的型面數(shù)據(jù)的問題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及光學(xué)三維測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種用于火車承載鞍整體型面測(cè)量的多視角拼接方法。

背景技術(shù)

火車承載鞍是火車部件中一種磨損消耗比較大的零件，為實(shí)現(xiàn)對(duì)其型面磨耗的測(cè)量檢測(cè)，需要對(duì)其型面進(jìn)行完整的測(cè)量。常用的測(cè)量技術(shù)是光學(xué)三維測(cè)量，其中應(yīng)用最為廣泛的一種技術(shù)是相位輪廓術(shù)，其具有速度快、成本低、非接觸和精度高等優(yōu)點(diǎn)。但是在測(cè)量過程中從單一視角下只能得到承載鞍部分的型面數(shù)據(jù)，當(dāng)測(cè)量系統(tǒng)與被測(cè)物體的相對(duì)位置關(guān)系發(fā)生變化時(shí)，測(cè)量所得物體的型面數(shù)據(jù)的坐標(biāo)系將不統(tǒng)一，多個(gè)視角下的測(cè)量數(shù)據(jù)無法拼接到一起。因此需要對(duì)承載鞍進(jìn)行多視角的測(cè)量，進(jìn)而需要有效的多視角拼接方法將多個(gè)視角的測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一，從而得到承載鞍型面完整的測(cè)量數(shù)據(jù)。

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明目的：本發(fā)明的目的在于提出一種用于火車承載鞍整體型面測(cè)量的多視角拼接方法，解決上述承載鞍完整型面數(shù)據(jù)測(cè)量所需的多視角拼接的問題。

技術(shù)方案：為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種用于火車承載鞍整體型面測(cè)量的多視角拼接方法，包括如下步驟：

(1)對(duì)正反兩面均分布有多個(gè)標(biāo)志圓的靶標(biāo)板進(jìn)行標(biāo)定，得到靶標(biāo)板正反面上標(biāo)志圓圓心在同一坐標(biāo)系下的三維坐標(biāo)，將此坐標(biāo)系作為標(biāo)定坐標(biāo)系；

(2)按照靶標(biāo)板與承載鞍相對(duì)位置固定的方式將靶標(biāo)板布置在承載鞍附近，在前后兩個(gè)視角下對(duì)承載鞍表面進(jìn)行投影并采集圖像；

(3)對(duì)采集到的兩個(gè)視角下圖像中的靶標(biāo)板正反面上的標(biāo)志圓進(jìn)行識(shí)別，計(jì)算圖像中各標(biāo)志圓的圓心坐標(biāo)；

(4)基于面結(jié)構(gòu)光三維測(cè)量方法計(jì)算兩視角下圖像中靶標(biāo)版正反面標(biāo)志圓圓心所對(duì)應(yīng)的三維坐標(biāo)；

(5)根據(jù)步驟(1)中標(biāo)定得到的靶標(biāo)板前后面標(biāo)志圓圓心在標(biāo)定坐標(biāo)系下的三維坐標(biāo)以及步驟(4)中得到的兩個(gè)視角下靶標(biāo)板正反面標(biāo)志圓圓心的三維坐標(biāo)，按照對(duì)應(yīng)點(diǎn)匹配的原則分別計(jì)算兩個(gè)視角下對(duì)應(yīng)的測(cè)量坐標(biāo)系到標(biāo)定坐標(biāo)系之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系；

(6)根據(jù)步驟(2)中兩個(gè)視角下的圖像進(jìn)行相位求解與點(diǎn)云計(jì)算，根據(jù)步驟(5)中得到的兩個(gè)測(cè)量視角坐標(biāo)系到標(biāo)定坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換關(guān)系，將兩視角下測(cè)量得到的點(diǎn)云數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換到統(tǒng)一的標(biāo)定坐標(biāo)系下，實(shí)現(xiàn)測(cè)量數(shù)據(jù)的拼接。

作為一種優(yōu)選的實(shí)施方式，所述靶標(biāo)板由兩片平面標(biāo)志板背面貼合而成，每片標(biāo)志板的正面分布5個(gè)標(biāo)志圓，標(biāo)志圓的位置關(guān)系隨機(jī)分布。

作為一種優(yōu)選的實(shí)施方式，所述靶標(biāo)板正反面的標(biāo)志圓直徑為10mm，且相互之間不重疊。

作為一種優(yōu)選的實(shí)施方式，所述靶標(biāo)板正反兩面的標(biāo)志圓區(qū)域均為白色，除了標(biāo)志圓區(qū)域外的平板區(qū)域?yàn)楹谏?/p>

作為一種優(yōu)選的實(shí)施方式，所述步驟(1)中的標(biāo)定方法，采用基于攝影測(cè)量的標(biāo)定手段，實(shí)現(xiàn)測(cè)量得到靶標(biāo)板正反兩面上標(biāo)志圓點(diǎn)在同一坐標(biāo)系下的坐標(biāo)。

作為一種優(yōu)選的實(shí)施方式，所述步驟(2)中在前后兩個(gè)視角下對(duì)承載鞍表面進(jìn)行投影并采集圖像包括：由面結(jié)構(gòu)光測(cè)量系統(tǒng)向承載鞍表面及靶標(biāo)板表面投影一組相移條紋圖像以及一幅均勻灰度圖并采集相應(yīng)的物體表面圖像，再將面結(jié)構(gòu)光測(cè)量系統(tǒng)轉(zhuǎn)到被測(cè)承載鞍的背面同樣按照上述過程采集圖像