[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

本發明公開了一種于線結構光的圓柱體直徑及凸起高度的測量方法及系統，包括步驟：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；采集圓柱體工件多個位置的圓弧輪廓數據；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；重復上述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；測量結束，關閉線激光器。本發明可以快速實現圓柱體直徑和凸起高度的同步測量，提高了測量精度。

技術領域

本發明涉及圓柱體直徑的測量方法，具體涉及一種于線結構光的圓柱體直徑及凸起高度的測量方法及系統。

背景技術

在工業生產領域中，需要測量圓柱體工件直徑，以確定工件是否符合生產工藝要求。目前圓柱體直徑的測量基本都是采用游標卡尺，需要在圓柱體不同截面多次測量，檢測人員采用游標卡尺測量時，易受人為因素干擾，如測量人員的熟練程度、測量操作方法等，導致測量結果精度低、偏差大，且每次測量均需要調整游標卡尺，檢測效率低。同時，圓柱體表面凸起高度的測量也依靠游標卡尺，遇到相同的人為因素干擾。

在激光三角法測量中，激光器發射一束激光照射在被測物體表面，發生漫反射，部分反射光匯聚在成像系統。當被測物體表面在激光軸線方向發生位移變換(即高度發生變化)時，反射光角度也隨之發生變化，光斑在成像系統的成像也會發生相應的移動。進而可以實現被測物體表面深度信息的測量功能。

發明內容

本發明的目的在于提供一種于線結構光的圓柱體直徑及凸起高度的測量方法及系統，可以快速實現圓柱體直徑和凸起高度的同步測量，提高了檢測效率和檢測精度。

實現本發明目的的技術方案為：

一種基于線結構光的圓柱體直徑及表面凸起的測量方法，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。

進一步的，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。

進一步的，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：