[發明專利]基于線結構光的圓柱體直徑及凸起高度的測量方法及系統

在審

• 申請號: 202111520319.3
• 申請日: 2021-12-13
• 公開（公告）號: CN114427839A
• 公開（公告）日: 2022-05-03
• 發明（設計）人: 張樂樂;廖良闖;馬韜;孫宏偉;李凡;李雪鳳;李啟明;王康杰
• 申請（專利權）人: 中國船舶重工集團公司第七一六研究所;江蘇杰瑞科技集團有限責任公司
• 主分類號: G01B11/08
• 分類號: G01B11/08;G01B11/06;G01B11/24
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 馬魯晉

1.一種基于線結構光的圓柱體直徑及表面凸起的測量方法，其特征在于：包括步驟：

步驟1，將圓柱體工件固定，開啟線激光器，調整線結構光與圓柱體中心線垂直；

步驟2，采集圓柱體工件多個位置的圓弧輪廓數據；

步驟3，基于當前位置的圓弧輪廓數據，采用剔除凸起噪聲的二次圓擬合處理方法確定表面凸起高度；

步驟4，重復步驟2-3獲取多個位置的二次圓擬合數據及對應的表面凸起高度，基于多個位置的二次圓擬合數據獲取最小包圍圓的直徑作為圓柱體直徑；

步驟5，測量結束，關閉線激光器。

2.根據權利要求1所述的一種基于線結構光的圓柱體直徑及表面凸起的測量方法，其特征在于：所述步驟3具體包括以下步驟：

采用中值濾波法對圓弧輪廓數據進行濾波處理；

對濾波處理后的圓弧輪廓數據進行一次圓擬合；

剔除凸起噪聲干擾進行二次圓擬合；

基于二次圓確定圓柱體表面凸起高度。

3.根據權利要求2所述的一種基于線結構光的圓柱體直徑及表面凸起的測量方法，其特征在于：所述采用中值濾波法對圓弧輪廓數據進行濾波處理具體為:

另濾波窗口長度L＝2*N+1，獲取窗口內的樣本為：

{(x_i-N,y_i-N),...,(x_i,y_i),...,(x_i+N,y_i+N)}

其中x，y為點坐標，對這L個坐標點數據進行從大到小的順序排列，將中值定義為中值濾波的輸出值：

y_i＝Med{y_s(i-N),...,y_si,...,y_s(i+N)}

重復上述步驟對圓弧輪廓數據中各點依次進行中值濾波處理，得到濾波處理后的圓弧輪廓數據為：

Profile＝{(x₁,y₁),(x₂,y₂),(x₃,y₃)...(x_n,y_n)}。

4.根據權利要求3所述的一種基于線結構光的圓柱體直徑及表面凸起的測量方法，其特征在于：所述中值濾波法為7點中值濾波法，N＝3。

5.根據權利要求3所述的一種基于線結構光的圓柱體直徑及表面凸起的測量方法，其特征在于：對濾波處理后的圓弧輪廓數據進行一次圓擬合具體為：

另圓曲線方程為：

x²+y²+ax+by+c＝0

圓心坐標、圓半徑與a,b,c的關系為：

另點到圓心的距離為d_i，設定誤差為點到圓心的距離減去半徑，建立目標函數為：

因目標函數S沒有解析解，采用近似的目標函數S'為：

目標函數S'對a,b,c分別求偏導，得到矩陣：

進行矩陣運算，確定a,b,c的值，進而求解一次圓心坐標Center₀(x_o,y_o)和圓直徑D₀。