一种轮毂参数测量方法、装置、电子设备及系统与流程

本发明实施例涉及测量技术领域，尤其涉及一种轮毂参数测量方法、装置、电子设备及系统。

背景技术：

轮毂在生产完成后，在轮毂的组装使用前，通常都需要对其内径尺寸、内径深度等参数进行检测。最传统的检测方法是由人工对轮毂进行检测，这种检测方法检测精度通常达不到高精度标准，且检测效率低，人工成本高。随着智能制造技术的快速发展，自动化程度越来越高的自动化生产线上也开始出现了能够进行自动化测量的测量仪器，市面上也出现了一些能够进行高精度测量的用于测量轮毂参数的测量仪器。

在实现本发明过程中，发明人发现相关技术存在以下问题：现有的用于测量轮毂参数的主要采用特定的测量仪器进行测量，通常用于测量轮毂的某个参数，大都只能测量轮毂的一种尺寸参数，例如，轮毂的内径，或者轮毂内圈的纵向深度等等，测量过程中由于存在操作误差，导致测量精度有影响，且这类测量仪器通常受限于测量组件的大小，只能测量一定尺寸范围的轮毂。

技术实现要素：

本发明实施例提供一种轮毂参数测量方法、装置、电子设备及系统，以减少测量过程中的操作误差，提高测量精度。

第一方面，本发明实施例提供一种轮毂参数测量方法，应用于电子设备，所述电子设备连接运动控制器件、位置测量器件、测距器件及图像采集器件，所述方法包括：

发送控制指令至所述运动控制器件，以控制所述位置测量器件、测距器件以及所述图像采集器件相对所述轮毂运动，

获取运动过程中所述位置测量器件所采集的实时位置信息、所述测距器件所采集的与轮毂待测面间的实时高度信息，以及所述图像采集器件所采集的图像信息，

根据所述位置信息以及图像信息确定所述轮毂的内径，以及根据所述高度信息确定所述轮毂的阶梯差。

可选地，所述电子设备还连接数据同步器件，所述数据同步器件连接所述位置测量器件、所述测距器件以及所述图像采集器件，所述方法还包括：

发送数据同步指令至所述数据同步器件，以使所述数据同步器件将所述实时位置信息、所述高度信息以及所述图像信息进行同步输出。

可选地，所述方法还包括：

发送初始化指令，以使所述运动控制器件、所述位置测量器件、所述测距器件以及所述图像采集器件归零或回位。

可选地，所述获取所述位置测量器件所采集的实时位置信息，以及所述测距器件所采集的与轮毂待测面的实时高度信息，具体包括：

确定初始扫描位置，并启动所述测距器件进行扫描，

获取运动过程中所述位置测量器件所采集的实时位置信息，以及所述测距器件扫描采集的所述测距器件与轮毂待测面间的实时高度信息，其中，所述实时位置信息包括以初始扫描位置为原点，所述位置测量器件在x轴、y轴以及z轴方向运动的实时位置信息，所述实时高度信息包括以初始扫描位置为原点，所述测距器件在z轴方向运动所述测距器件与轮毂待测面的实时高度信息。

可选地，所述确定初始扫描位置，具体包括：

获取所述轮毂的类型；

根据所述类型确定所述轮毂的标准高度及设计孔径；

根据所述位置测量器件的夹具中心及运动轨迹原点，以及所述标准高度及设计孔径确定所述初始扫描位置。

可选地，所述确定初始扫描位置，具体包括：

获取所述实时高度信息的变化值；

判断所述高度信息的变化值是否达到预设条件；

在所述变化值达到预设条件时，确定所述位置测量器件当前所在位置点为所述初始扫描位置。

可选地，所述位置测量器件为光栅尺，所述测距器件为激光测距仪，所述图像采集器件为摄像头，所述方法还包括：

以数据结构的方式保存运动过程中每个位置点的位置信息，所述数据结构包括每个位置点的索引信息、每个位置点的光栅尺的位置信息、每个位置点的激光测距仪与轮毂待测面间的高度信息及激光测距仪的状态信息，以及每个位置点的摄像头的图像信息。

可选地，所述方法还包括：

根据所述激光测距仪所采集的所述测距器件与轮毂待测面间的实时高度信息计算运动过程中每个位置点的斜率值，并将斜率极值点确定为标记点，所述标记点包括所述激光测距仪在不同运动路径上的标记点。

可选地，所述根据所述高度信息确定所述轮毂的阶梯差，具体包括：

根据所述标记点的索引信息，获取标记点的激光测距仪与轮毂待测面间的高度信息，根据所述标记点的激光测距仪与轮毂待测面间的高度信息，确定所述轮毂的阶梯差。

可选地，所述根据所述位置信息以及图像信息确定所述轮毂的内径，具体包括：

获取拍摄运动路径上不同标记点在水平方向上以及竖直方向上的图像信息，

将所述图像信息进行拼接，形成拼接图像，

根据所述标记点的索引信息，获取标记点的光栅尺的位置信息，根据所述标记点的光栅尺的位置信息，以及所述拼接图像确定所述轮毂的内径。

可选地，所述方法还包括：

利用刻有标准密集棋盘格和标准图形的校正制具，校正图像采集装置与激光测距仪的相对位置以及所述拼接图像的形变。

可选地，所述利用刻有标准密集棋盘格以及标准图形的校正制具，校正图像采集装置与激光测距仪的相对位置以及所述拼接图像的形变，具体包括：

获取所述摄像头的拍摄中心点以及所述激光测距仪工作时光斑的位置；

结合所述标准密集棋盘格确定所述摄像头和所述激光测距仪的相对位置；

通过角点检测算法及轮廓检测算法分析拼接图像中的棋盘格及标准图像；

检测所述拼接图像的角点及棋盘格边长是否一致且所述标准图像是否存在形变；

若所述拼接图像的角点及棋盘格边长不一致，和/或所述标准图像存在形变，校正所述相对位置。

可选地，所述校正制具为陶瓷块。

第二方面，本发明实施例提供一种轮毂参数测量装置，应用于电子设备，所述电子设备连接运动控制器件、位置测量器件、测距器件及图像采集器件，所述装置包括：

控制单元，用于发送控制指令至所述运动控制器件，以控制所述位置测量器件、测距器件以及所述图像采集器件相对所述轮毂运动，

获取单元，用于获取运动过程中所述位置测量器件所采集的实时位置信息、所述测距器件所采集的与轮毂待测面间的实时高度信息，以及所述图像采集器件所采集的图像信息，

处理单元，用于根据所述位置信息以及图像信息确定所述轮毂的内径，以及根据所述高度信息确定所述轮毂的阶梯差。

可选地，所述电子设备还连接数据同步器件，所述数据同步器件连接所述位置测量器件、所述测距器件以及所述图像采集器件，所述装置还包括：

同步单元，用于发送数据同步指令至所述数据同步器件，以使所述数据同步器件将所述实时位置信息、所述高度信息以及图像信息进行同步输出。

可选地，所述装置还包括：

初始化单元，用于发送初始化指令，以使所述运动控制器件、所述位置测量器件、所述测距器件以及所述图像采集器件归零或回位。

可选地，所述获取单元具体用于：

确定初始扫描位置，并启动所述测距器件进行扫描，

获取运动过程中所述位置测量器件所采集的实时位置信息，以及所述测距器件扫描采集的所述测距器件与轮毂待测面间的实时高度信息，其中，所述实时位置信息包括以初始扫描位置为原点，所述位置测量器件在x轴、y轴以及z轴方向运动的实时位置信息，所述实时高度信息包括以初始扫描位置为原点，所述测距器件在z轴方向运动所述测距器件与轮毂待测面的实时高度信息。

可选地，所述获取单元具体用于：

获取所述轮毂的类型；

根据所述类型确定所述轮毂的标准高度及设计孔径；

根据所述位置测量器件的夹具中心及运动轨迹原点，以及所述标准高度及设计孔径确定所述初始扫描位置。

可选地，所述获取单元具体用于：

获取所述实时高度信息的变化值；

判断所述高度信息的变化值是否达到预设条件；

在所述变化值达到预设条件时，确定所述位置测量器件当前所在位置点为所述初始扫描位置。

可选地，所述位置测量器件为光栅尺，所述测距器件为激光测距仪，所述图像采集器件为摄像头，所述装置还包括：

存储单元，用于以数据结构的方式保存运动过程中每个位置点的位置信息，所述数据结构包括每个位置点的索引信息、每个位置点的光栅尺的位置信息、每个位置点的激光测距仪与轮毂待测面间的高度信息及激光测距仪的状态信息，以及每个位置点的摄像头的图像信息。

可选地，所述装置还包括：

选择单元，用于根据所述激光测距仪所采集的所述测距器件与轮毂待测面间的实时高度信息计算运动过程中每个位置点的斜率值，并将斜率极值点确定为标记点，所述标记点包括所述激光测距仪在不同运动路径上的标记点。

可选地，所述处理单元具体用于：

根据所述标记点的索引信息，获取标记点的激光测距仪与轮毂待测面间的高度信息，根据所述标记点的激光测距仪与轮毂待测面间的高度信息，确定所述轮毂的阶梯差。

可选地，所述处理单元具体用于：

获取拍摄运动路径上不同标记点在水平方向上以及竖直方向上的图像信息，

将所述图像信息进行拼接，形成拼接图像，

根据所述标记点的索引信息，获取标记点的光栅尺的位置信息，根据所述标记点的光栅尺的位置信息，以及所述拼接图像确定所述轮毂的内径。

可选地，所述装置还包括：

校正单元，用于利用刻有标准密集棋盘格和标准图形的校正制具，校正图像采集装置与激光测距仪的相对位置以及拼接图像的形变。

可选地，所述校正单元具体用于：

获取所述摄像头的拍摄中心点以及所述激光测距仪工作时光斑的位置；

结合所述标准密集棋盘格确定所述摄像头和所述激光测距仪的相对位置；

通过角点检测算法及轮廓检测算法分析拼接图像中的棋盘格及标准图像；

检测所述拼接图像的角点及棋盘格边长是否一致且所述标准图像是否存在形变；

若所述拼接图像的角点及棋盘格边长不一致，和/或所述标准图像存在形变，校正所述相对位置。

可选地，所述校正制具为陶瓷块。

第三方面，本发明实施例提供一种电子设备，包括：

至少一个处理器；以及，

与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，

所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行如上第一方面所述的方法。

第四方面，本发明实施例提供一种轮毂参数测量系统，包括：运动控制器件、位置测量器件、测距器件、图像采集器件以及如上第三方面所述的电子设备。

可选地，所述运动控制器件为运动控制卡，所述位置测量器件为光栅尺，所述测距器件为激光测距仪，所述图像采集器件为摄像头，所述运动控制卡用于通过控制电机，控制光栅尺、所述激光测距仪以及摄像头相对于轮毂运动。

可选地，所述系统还包括：数据同步器件，用于同步所述位置测量器件、所述测距器件以及图像采集器件输出的信息。

第五方面，本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令用于使计算机执行如上第一方面所述的方法。

第六方面，本发明实施例还提供了一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括存储在计算机可读存储介质上的计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，当所述程序指令被计算机执行时，使所述计算机执行如上第一方面所述的方法。

本发明实施例的有益效果是：区别于现有技术的情况，本发明实施例提供一种轮毂参数测量方法、装置、电子设备及系统。该方法能够通过运动控制器件控制位置测量器件、测距器件以及图像采集器件相对轮毂运动，并在运动过程中分别通过位置测量器件、测距器件和图像采集器件分别采集实时位置信息、实时高度信息和图像信息，并根据实时位置信息和图像信息计算得到轮毂的内径，以及根据实时高度信息计算得到轮毂的阶梯差。本发明实施例提供的轮毂参数测量方法能够对轮毂的尺寸参数进行高精度测量，例如，对轮毂的内径和阶梯差进行高精度测量。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明提供的一种轮毂的简化侧视图；

图2是本发明提供的一种轮毂的内圈的简化侧视图；

图3是本发明提供的另一种轮毂的内圈的简化侧视图；

图4是本发明实施例提供的一种轮毂参数测量系统的结构示意图；

图5是图4中轮毂参数测量系统的一种应用场景；

图6是本发明实施例提供的另一种轮毂参数测量系统的结构示意图；

图7是本发明实施例提供的一种轮毂参数测量方法的流程示意图；

图8是本发明实施例提供的另一种轮毂参数测量方法的流程示意图；

图9是图7中步骤220所述的一种方法的流程示意图；

图10是本发明实施例提供的另一种轮毂参数测量方法的流程示意图；

图11是图7中步骤230所述的一种方法的流程示意图；

图12是图7中步骤230所述的另一种方法的流程示意图；

图13是本发明实施例提供的另一种轮毂参数测量方法的流程示意图；

图14是本发明实施例提供的一种轮毂参数测量装置的结构示意图；

图15是本发明实施例提供的另一种轮毂参数测量装置的结构示意图；

图16是本发明实施例提供的一种电子设备的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

需要说明的是，如果不冲突，本发明实施例中的各个特征可以相互结合，均在本发明的保护范围之内。另外，虽然在装置示意图中进行了功能模块划分，在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于装置中的模块划分，或流程图中的顺序执行所示出或描述的步骤。

除非另有定义，本说明书所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本说明书中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是用于限制本发明。本说明书所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

目前，由于人工成本的提升，自动化测量技术已然成为工业领域的一个研究热点，并被广泛应用于汽车、通用设备、电气机械和器材、电子设备等制造业领域中，以实现智能制造。其中，轮毂是轮胎内廓支撑轮胎的圆桶形的、中心装在轴上的金属部件。又叫轮圈、钢圈、轱辘、胎铃。轮毂根据直径、宽度、成型方式、材料不同种类繁多。在轮毂的生产制造过程中，通常需要对轮毂的尺寸、重量、形状等参数进行测量。其中，轮毂的尺寸参数又包括轮毂的内径的直径(下文用轮毂内径描述)、轮毂的帽槽深度(下文用轮毂阶梯差描述)、轮毂的外径的直径、轮毂的内外径宽度、深度等尺寸参数。通过测量轮毂的尺寸参数，能够确定生产出来的轮毂与设计的尺寸之间存在误差大小，从而反馈得到自动化生产过程中轮毂是否依照需求被正常生产，进而对生产设备，如轮毂的模具等进行调整。其中，轮毂的测量精度能够进一步限定轮毂生产尺寸的误差范围。

为了得到高精度的轮毂的尺寸参数，实现自动化测量，对制造生产过程提供基本保障，且得到高精度的测量数据，本发明的思路是：由于轮毂横截面为圆的一侧视觉上看起来像一个圆环，该圆环包括外圈和内圈，对轮毂横截面为圆的一侧进行扫描，记录扫描过程中每个扫描点的位置信息(下述用“实时位置信息”来表示)，每个扫描点相应的测量系统与所述轮毂被扫描表面/被扫描点之间的直线距离(下述用“实时高度信息”来表示)，以及每个扫描点上获取的轮毂的图像信息。可以根据测量系统与轮毂被扫描表面之间的直线距离的数值是否存在跳变情况能够得到当前扫描点是否扫描在轮毂的内圈或外圈的边缘上。根据内圈边缘(阶梯面)和外圈边缘的实时高度信息能够计算得到轮毂帽槽深度(下述用“轮毂阶梯差”来表示)，然后根据图像信息以及内圈边缘的实时位置信息能够计算得到轮毂的内径。所述轮毂帽槽指的是轮毂中心用于安装轮毂帽的安装槽，所述轮毂帽槽深度指的是所述轮毂能够用于安装轮毂帽的最大高度。

下面结合图1阐述如何根据内圈边缘和外圈边缘的实时高度信息计算得到所述轮毂阶梯差。

具体地，图1为本发明提供的一种轮毂的简化侧视图，在图1中，将轮毂横截面为圆的一侧的侧视图简化为一圆环，其中，在对所述轮毂进行扫描时，测量系统的移动路径为a0→b0→c0→d0→e0→f0→g0→h0，经扫描后，可得到所述轮毂(圆环)外圈上的八个位置点a1、b2、c1、d2、e1、f2、g1和h1，且还能够得到所述轮毂(圆环)内圈上的八个位置点a2、b1、c2、d1、e2、f1、g2和h2。在本实施例中，a1、a2、b1和b2在同一条直线上，c1、c2、d1和d2在同一条直线上，e1、e2、f1和f2在同一条直线上，g1、g2、h1和h2在同一条直线上，且上述构成的四条直线相互平行。

不难看出，测量系统在扫描并采集每个位置点，包括但不限于上述十六个位置点，若所述圆环外圈上所有的位置点高度信息相同，且所述圆环内圈上所有的位置点高度信息相同，则只需要同时采集上述外圈上的八个点中任意一个或多个点的第一高度信息，以及采集上述内圈上的八个点中任意一个或多个点的第二高度信息，将所述第一高度信息和第二高度信息作减法，即可得到所述轮毂阶梯差。若所述圆环外圈/内圈上并非所有的位置点高度信息相同，则需要扫描多条运动轨迹，相应采集运动轨迹在同一直线上的所有在外圈/内圈上的位置点，并将高度信息存在差值的外圈位置点的高度信息和内圈位置点的高度信息作减法，即可得到所述轮毂阶梯差。

例如，将位置点a1和位置点a2的高度数值作减法，或将位置点b1和位置点b2的高度数值作减法，或将位置点c1和位置点c2的高度数值作减法，或将位置点d1和位置点d2的高度数值作减法，或将位置点e1和位置点e2的高度数值作减法，或将位置点f1和位置点f2的高度数值作减法，或将位置点g1和位置点g2的高度数值作减法，或将位置点h1和位置点h2的高度数值作减法，即可得到所述轮毂的阶梯差。若作减法后得到的数值为负值，进一步地，还可以取绝对值作为所述轮毂的阶梯差。

在需要得到精度较高的所述轮毂阶梯差时，可以将上述作减法后得到的八组轮毂阶梯差值取平均值作为最终的轮毂阶梯差。在不需要得到较高精度的所述轮毂阶梯差时，可以仅扫描上述八组作减法的位置点中的任意一组即可。所述测量系统的扫描路径可根据实际需要进行设置，不需要拘泥于本发明实施例的限定。

下面结合图2和图3分别以摄像头为采集图像信息的图像采集器件、且以光栅尺为摄像头的移动载体，进一步阐述如何根据图像信息以及内圈边缘的实时位置信息计算得到轮毂的内径。其中，图2为摄像头采集图像时，采集到的图像信息不包含圆心的情况，图3为摄像头采集图像时，采集到的图像信息包含圆心的情况。需要说明的是，图2和图3仅为本发明实施例用于获取轮毂全内径的两种举例情况，下述实施例中图像信息包括但不限于图2和图3所示的摄像头采集到的图像信息。

在本发明实施例中，为了得到更清晰的图像，获取更多的图像信息，例如，在所述摄像头可在由x轴和y轴构成的平面直角坐标系上移动时，可采用有光学镜头具有一定放大倍数的摄像头。假设摄像头拍摄的放大倍率为k倍，摄像头所采用的摄像头传感器的分辨率为(resolution_x,resolution_y)，且所述摄像头传感器(芯片)的像元尺寸为pixel_size，则摄像头实际拍摄到物体的尺寸(摄像头的视野大小)为(k*resolution_x*pixel_size,k*resolution_y*pixel_size)(摄像头的传感器尺寸和摄像头的光学镜头放大倍数的乘积即为摄像头实际拍摄到的物体尺寸，其中，所述传感器尺寸为摄像头传感器分辨率和像元尺寸的乘积)。

在采集图像信息的过程中，由于需要将摄像头采集到的图像信息拼接为一个完整的轮毂的图像，而摄像头每次拍摄时，视野范围内实际拍摄到的整个图像的形状通常为长方形(长方形的尺寸参数包括长度和宽度)，因此，摄像头每次移动时，只需要使得摄像头实际拍摄的图像在其对应的长方形的长度方向上移动该长方形的长度，在宽度方向上移动该长方形的宽度即可得到多个拼接后，相邻图像能够无缝并完整拼接的拼接图像。而由于是摄像头实际拍摄到的图像的尺寸为摄像头的放大倍数、分辨率和像元尺寸的乘积，因此，实际图像在长方形的长度方向上的移动所述长方形的长度时，对应的摄像头的移动距离为该长度除以摄像头的放大倍数，也即是所述摄像头长度方向上的分辨率与像元尺寸的乘积。同理，在该长方形的宽度方向上移动所述长方形的宽度时，对应摄像头的移动距离为该宽度除以摄像头的放大倍数，也即是所述摄像头宽度方向上分辨率与像元尺寸的乘积。

具体地，在本发明实施例中，以空间直角坐标系为例，当摄像头沿着x轴移动时，摄像头每移动resolution_x*pixel_size的距离时，发送拍摄触发指令，采集图像信息并存储，并记录相应的(xi,yi)索引,该图像信息中轮毂图像的实际的尺寸为(k*resolution_x*pixel_size)，其中，所述k为摄像头的放大倍数，resolution_x为摄像头拍摄到的图像在x轴上的分辨率，pixel_size为像元尺寸。在拍摄完x轴上所有图像后，摄像头往y方向平移resolution_y*pixel_size的距离进行图像信息的采集及存储(如图1，以折线路径不断往返在轮毂横截面的正上方进行拍摄)，因为倍率的关系，实际拍摄轮毂图像的尺寸为(k*resolution_y*pixel_size)，直至摄像头在所有的折线路径上移动完。其中，所述k为摄像头的放大倍数，resolution_y为摄像头拍摄到的图像在y轴上的分辨率，pixel_size为像元尺寸。

采集完所述图像信息之后，根据存储的图像信息及相应的(xi,yi)索引，将所有采集到的图像进行拼接，进而得到分辨率高的高精度图像，然后经过霍夫圆检测识别出轮毂内圈的简化轮廓，即一个圆或者两段弧线，求解该圆或弧线的直径r，进而得到轮毂的内径rx为

rx＝k*r*pixel_size

其中，k表示摄像头的放大倍数，r为被求解圆的直径，pixel_size为摄像头传感器的像元尺寸。

具体地，图2和图3为本发明提供的两种轮毂的内圈的简化侧视图，在图2和图3中，将摄像头采集到所述轮毂的所有图像信息后，经过霍夫圆检测，识别出所述轮毂内圈的简化轮廓为一个圆，其中，o为待求解的内径圆圆心，图中方框为摄像头采集图像并拼接的区域，其中，ac、bc为对应第一张拼接图及最后一张拼接图的中心点，也为采集图像时，摄像头的焦点中心。对第一张拼接图通过图像检测算法进行弧线检测后，可得到两个弧线的端点a1和a2，对最后一张拼接图通过图像检测算法进行弧线检测后，可得到两个弧线的端点b1和b2。且有，d1是b1和b2的对称中心，d2是a1和a2的对称中心。

检测到上述ac、bc、a1、a2、b1和b2六个点后，获取所述六个点的像素坐标imagepoint_ac、imagepoint_bc、imagepoint_a1、imagepoint_a2、imagepoint_b1和imagepoint_b2，并根据所述六个点的像素坐标分别获取上述a1和a2两个点与ac的像素差矢量diff_image_point(ac,a1)和diff_image_point(ac,a2)，以及b1和b2两个点与bc像素差矢量diff_image_point(ac,b1)和diff_image_point(ac,b2)，通过光栅尺测量的位置信息可获取位于摄像头焦点中心的ac和bc在光栅尺的坐标系下的具体位置worldpos_ac和worldpos_bc，结合已知的像元尺寸pixel_size，a1、a2、b1和b2四个点在光栅尺坐标系下的值分别为

worldpos_a1＝worldpos_ac+k*diff_image_point(ac,a1)*pixel_size；

worldpos_a2＝worldpos_bc+k*diff_image_point(bc,a2)*pixel_size；

worldpos_b1＝worldpos_ac+k*diff_image_point(ac,b1)*pixel_size；

worldpos_b2＝worldpos_bc+k*diff_image_point(bc,b2)*pixel_size。

则图2和图3中，位置点a1到位置点d2的直线距离a1d2(下述记为“a”)和位置点b1到位置点d1的直线距离b1d1(下述记为“b”)分别为

a1d2＝0.5*worldpos_a2-worldpos_a1；

b1d1＝0.5*worldpos_b2-worldpos_b1。

且有，图2和图3中，位置点d1到位置点d2的直线距离d1d2(下述记为“h”)为摄像头单图的高度转化成世界坐标系的值，即

d1d2＝k*imageresolution.height*pixel_size。

其中，k表示摄像头的放大倍数，imageresolution.height为摄像头的垂直像素数，pixel_size为摄像头传感器的像元尺寸。

进一步地，由图2中的几何关系可知，该圆的半径r与a1到位置点d2的直线距离a、位置点b1到位置点d1的直线距离b和位置点d1到位置点d2的直线距离h的计算关系为

继续推导，可得：

可求得所述轮毂的半径为

进而可得到所述轮毂的内径rx为

rx＝2*r＝2*{[b²-a²-h²)/2*h]²+b²}^1/2，b>a

也即是

rx＝2*{[(b1d1²-a1d2²-d1d2²)/2*d1d2]²+b1d1²}^1/2，b>a(2)

其中，b1d1表示图2中位置点b1到位置点d1的直线距离(b)，a1d2表示图2中位置点a1到位置点d2的直线距离(a)，d1d2表示图2中位置点d1到位置点d2的直线距离(h)。

由图3中的几何关系可知，该圆的半径r与a1到位置点d2的直线距离a、位置点b1到位置点d1的直线距离b和位置点d1到位置点d2的直线距离h的计算关系为

继续推导，可得：

而rx＝2r则可以求出最终的直径。留意到上式可进一步变化成：

此式实际上与图2所示扫描直径未过圆心时，所述轮毂的半径的表达式是一样的，由此可以进一步统一公式。

不难看出，只需要采集到轮毂上b1、d1、a1和d2四个点的实时位置信息即可经计算分析后得到所述轮毂内径。且有，采集到轮毂上a1、a2、b1和b2四个点的实时位置信息即可经计算分析得到所述位置点d1和d2的实时位置信息。

虽然上述求解轮毂内径的方法仅通过获取轮毂局部的图像信息，即对称的圆弧图像信息即可求解得到轮毂的内径。但在采集精度较高的时候，采集的圆弧接近于直线，不利于拟合求解出圆弧所在圆的直径，且局部线段的圆弧进行图像检测拟合不如整个圆的图像检测拟合精准，最终求解的误差比整体检测圆的方法稍大。

为了得到上述实时高度信息、实时位置信息和图像信息，本发明实施例提供了一种轮毂参数测量系统100，请参见图4，为本发明实施例提供的一种轮毂参数测量系统的结构示意图，该系统100包括：测量组件110、电子设备120和运动控制器件130，其中，所述测量组件110包括：位置测量器件111、测距器件112和图像采集器件113。所述运动控制器件130分别与所述电子设备120和所述测量组件110连接，用于接收来自电子设备120的控制指令，根据控制指令驱动所述测量组件110沿着预设轨迹运动，即所述位置测量器件111、所述测距器件112和所述图像采集器件113沿着预设轨迹运动。所述电子设备120还分别与所述位置测量器件111、所述测距器件112和所述图像采集器件113连接，用于获取采集数据。

具体地，所述电子设备120能够对根据需求设置所述测量组件110的运动轨迹、运动速度、数据采集频率等，并输出相应的控制指令。所述电子设备120能够获取所述位置测量器件111、所述测距器件112和所述图像采集器件113采集的数据。所述电子设备120还能够将所述位置测量器件111反馈回来的实时位置信息，所述测距器件112反馈回来的实时高度信息以及所述图像采集器件113采集的数据依据上述计算方法计算分析得到所述轮毂的内径以及阶梯差。

所述运动控制器件130为一能够根据所述电子设备120输出的控制指令驱动所述位置测量器件111、所述测距器件112和所述图像采集器件113沿预设轨迹运动的驱动装置。所述控制指令可以是程序指令、数字指令等能够携带控制信息的控制指令。所述运动控制器件130具体地可以是电机、数模转换器、运动控制芯片等能够将控制指令转化电信号、光信号、数字信号等控制信号的驱动装置。例如，所述运动控制器件130可以是运动控制卡，所述运动控制卡能够将所述控制指令转化为脉冲信号输出，从而驱动所述位置测量器件111、所述测距器件112和所述图像采集器件113沿预设轨迹运动。

所述位置测量器件111为一能够实时获取当前绝对位置或相对位置信息的位置测量装置。具体地，当所述位置测量器件111能够获取当前绝对位置信息时，所述位置测量器件111可以是六轴陀螺仪、定位系统、定位传感器等绝对坐标上的定位装置；当所述位置测量器件111能够获取当前相对位置信息时，所述位置测量器件111可以是位移传感器、光栅尺、霍尔传感器等能够获取与初始原点相对位置关系的定位装置。在下述实施例中，本发明实施例以光栅尺为例进行进一步的阐述。

所述测距器件112为一能够实时获取当前装置与目标点、目标线、目标面或目标物体之间的距离的测量装置。具体地，所述测距器件112可以是激光测距仪、电磁波测距仪、数字望远镜等能够测量距离的装置。在下述实施例中，本发明实施例以激光测距仪为例进行进一步的阐述。

所述图像采集器件113为一能够实时获取图像信息的图像采集装置。具体地，所述图像采集器件113可以是各类摄像头、扫描仪、ccd图像传感器等图像采集装置。在下述实施例中，本发明实施例以摄像头为例进行进一步的阐述。

下面以所述位置测量器件111为光栅尺、所述测距器件112为激光测距仪且所述图像采集器件113为摄像头为例，阐述所述轮毂参数测量系统100是如何进行测量工作的，请一并参见图5，为本发明实施例所述的轮毂参数测量系统100的一种应用场景。在图5中，y轴向外，图中未画出。本发明实施例所述的轮毂参数测量系统100在测量工作时，所述位置测量器件111沿以初始扫描位置为原点的x轴、y轴以及z轴方向运动并实时采集实时位置信息，所述测距器件112和所述图像采集器件113沿以初始扫描位置为原点的z轴方向运动并实时采集与轮毂10待测面之间的实时高度信息和图像信息。然后将所述实时位置信息、所述实时高度信息和所述图像信息输出至所述电子设备120，经过如上述计算分析后得到所述轮毂10的内径以及所述轮毂10的阶梯差。

在一些实施例中，请参见图6，为本发明实施例提供的另一种轮毂参数测量系统的结构示意图。在该系统中，所述轮毂参数测量系统100还包括：数据同步器件140，所述数据同步器件140连接在所述测量装置110和所述电子设备120之间。具体地，连接在所述位置测量器件111和所述电子设备120之间，且连接在所述测距器件112和所述电子设备120之间，且连接在所述图像采集器件113和所述电子设备120之间，用于同步所述位置测量器件111、所述测距器件112及所述图像采集器件113输出的数据。所述数据同步器件140可以是延时器、时钟同步器等能够改变信号周期或相位，使信号同步的信号调理装置。

在其他的一些实施例中，所述电子设备120、所述运动控制器件130、所述数据同步器件140、所述位置测量器件111、所述测距器件112和所述图像采集器件113采用的实体器件可根据实际需要进行选择，不需要拘泥于上述实施例中的描述。

下面结合附图，对本发明实施例作进一步阐述。

请参阅图7，为本发明实施例提供的一种轮毂参数测量方法的流程示意图，该方法应用于电子设备，且该电子设备连接运动控制器件、位置测量器件、测距器件及图像采集器件，所述电子设备、运动控制器件、位置测量器件、测距器件及图像采集器件可以是如图4和/或图6所示的电子设备120、运动控制器件130、位置测量器件111、测距器件112及图像采集器件113。该方法包括但不限于以下步骤：

步骤210：发送控制指令至所述运动控制器件，以控制所述位置测量器件、测距器件以及所述图像采集器件相对所述轮毂运动。

在本发明实施例中，发送控制指令至所述运动控制器件后，所述运动控制器件将所述控制指令转化为相应的控制信号发送至所述位置测量器件、所述测距器件以及所述图像采集器件，从而控制所述位置测量器件、所述测距器件以及所述图像采集器件相对于轮毂进行运动。

例如，请一并参见图1和图5，在需要所述位置测量器件、所述测距器件以及所述图像采集器件在平行于a1、a2、b1和b2四个点所在的直线方向上进行移动，使得所述位置测量器件能够获取a1、a2、b1和b2四个点的实时位置信息，所述测距器件能够获取a1、a2、b1和b2四个点的实时高度信息，所述图像采集器件能够获取a1、a2、b1和b2四个点的图像时，由于所述测距器件和所述图像采集器件固定安装在所述位置测量器件上，所述位置测量器件移动时能够带动所述测距器件和所述图像采集器件移动。因而，输出所述控制指令，所述控制指令携带沿着平行于a1、a2、b1和b2四个点所在的直线的轨迹进行移动的信息至所述运动控制器件，所述移动的信息可以是一矢量信息，包含移动的方向及速度、单位时间移动的距离、移动的总时长等信息。所述运动控制器件根据所述移动的信息生成一定频率和幅度的脉冲信号，驱动所述位置测量器件移动。具体地，生成的所述脉冲信号的幅值对应于移动的距离，所述脉冲信号的相位对应于移动速度、所述脉冲信号的周期对应于移动时长等。

在其他的一些实施例中，所述脉冲信号可以是规律性的，也可以是不规律性的，具体地，可以通过调整所述控制指令来调整所述脉冲信号。所述控制指令和所述运动控制器件的设置可根据实际需要进行设置，从而得到实际需要的控制信号以驱动所述位置测量器件、所述测距器件以及所述图像采集器件相对所述轮毂运动，具体地，可根据实际需要进行选择，不需要拘泥于本发明实施例的限定。

步骤220：获取运动过程中所述位置测量器件所采集的实时位置信息、所述测距器件所采集的与轮毂待测面间的实时高度信息，以及所述图像采集器件所采集的图像信息。

在本发明实施例中，在运动过程中，所述位置测量器件采集实时位置信息，所述测距器件实时采集与轮毂待测面间的实时高度信息，所述图像采集器件实时采集所述轮毂的图像信息。所述位置信息指的是所述位置测量器件移动时在空间直角坐标系上采样到的位置测量器件在x轴、y轴以及z轴方向上运动时的实时位置信息，所述实时高度信息为所述位置测量器件移动时所述当前位置上所述测距器件与所述轮毂待测面之间的距离信息，所述图像信息为所述位置测量器件移动时所述当前位置上所述图像采集器件视野上能够采集到的图像信息。且在移动时，所述测距器件测距时和所述图像采集器件采集图像时其测量方向和采集图像方向保持不变，即所述测量方向和采集图像方向与所述位置测量器件移动方向之间的角度保持不变。所述测距器件测距时的测量方向始终保持垂直于轮毂几何中心所在的面，即垂直于所述轮毂的待测面。

例如，请一并参见图1，所述位置测量器件以及所述测距器件在平行于a1、a2、b1和b2四个点所在的直线方向上进行移动时，所述实时位置信息包括但不限于a1、a2、b1和b2四个点所在的位置信息。且在所述测距器件分别移动到垂直于所述a1、a2、b1和b2四个点所在的轮毂待测面时采集所述测距器件与待测点之间的距离信息，在所述图像采集器件分别移动到垂直于所述a1、a2、b1和b2四个点所在的轮毂待测面时采集当前视野内的图像信息。

在其他的一些实施例中，所述位置测量器件、所述测距器件和所述图像采集器件的测量方向、测量频率、两者之间设置的测量角度等可根据实际需要进行设置，不需要拘泥于本发明实施例的限定。

步骤230：根据所述位置信息以及图像信息确定所述轮毂的内径，以及根据所述高度信息确定所述轮毂的阶梯差。

在本发明实施例中，请一并参见图1、图2、公式(2)及其相关举例可知，在得到如图1所示的位置点a1与a2，和/或b1与b2，和/或c1与c2，和/或d1与d2，和/或e1与e2，和/或f1与f2，和/或g1与g2，和/或h1与h2的实时高度信息后，经计算分析后可以得到所述轮毂的阶梯差。在得到如图2所示的位置点a1、a2、b1和b2四个点的实时位置信息和图像信息后，经计算分析后可以得到所述轮毂的内径。

具体地，例如，获取如图1所示a1和a2两个点的实时高度信息后，在同一坐标系中表示a1和a2两个点的坐标信息。如可以通过空间直角坐标系表示a1和a2两个点的具体位置，其中，可以通过a1和a2两个点的z坐标表示所述两个点的实时高度信息。根据a1和a2两个点的z坐标，相减后取绝对值可得到所述轮毂的阶梯差。获取如图2所示a1、a2、b1和b2四个点的实时位置信息后，在同一坐标系中表示a1、a2、b1和b2四个点的坐标信息。如可以通过空间直角坐标系表示a1、a2、b1和b2四个点的具体位置，其中，可以通过a1、a2、b1和b2四个点的x坐标y坐标表示所述四个点的实时位置信息。根据a1、a2、b1和b2四个点的x坐标、y坐标和z坐标，结合所述图像采集器件的放大倍数、分辨率和像元尺寸、可计算得到公式(2)中的b1d1(b)、a1d2(a)和d1d2(h)，代入公式(2)计算后可得到所述轮毂的内径rx。

在其他的一些实施例中，所述轮毂内外圈上的位置点的选择，即下述实施例中标记点的选择，可根据实际需要进行设置，不需要拘泥于本发明实施例的限定。

本发明实施例提供一种轮毂参数测量方法，该方法能够通过运动控制器件控制位置测量器件、测距器件以及图像采集器件相对轮毂运动，并在运动过程中分别通过位置测量器件、测距器件和图像采集器件分别采集实时位置信息、实时高度信息和图像信息，并根据实时位置信息和图像信息计算得到轮毂的内径，以及根据实时高度信息计算得到轮毂的阶梯差。本发明实施例提供的轮毂参数测量方法能够对轮毂的尺寸参数进行高精度测量，例如，对轮毂的内径和阶梯差进行高精度测量。

在一些实施例中，请参见图8，所述轮毂参数测量方法还包括以下步骤：

步骤240：发送数据同步指令至所述数据同步器件，以使所述数据同步器件将所述实时位置信息、所述高度信息以及所述图像信息进行同步输出。其中，所述电子设备还连接数据同步器件，所述数据同步器件连接所述位置测量器件、所述测距器件以及所述图像采集器件。

在本发明实施例中，在通过所述位置测量器件、所述测距器件以及所述图像采集器件分别采集到所述实时位置信息、所述实时高度信息和所述图像信息后，还需要对所述实时位置信息、所述实时高度信息和所述图像信息进行同步处理，使得所述实时位置信息、所述实时高度信息和所述图像信息为能够对应到位置测量器件、测距器件和图像采集器件同时在同个位置进行采集时采集的信息。

例如，当所述位置测量器件为光栅尺，且所述测距器件为激光测距仪且所述图像采集器件为摄像头时，所述位置测量器件和所述测距器件分别输出的实时位置信息和实时高度信息可以是正弦波信号或者脉冲信号，可以通过调整信号的相位使输出信号实现同步。其中，所述数据同步器件可以是延时器等能够对信号相位、周期和/或频率进行调整的时间同步装置。所述摄像头采集的图像信息可以携带时间信息，通过与所述信号时间进行同步匹配，实现所述实时位置信息、所述实时高度信息、所述图像信息的同步处理。

在其他的一些实施例中，具体采用哪种数据同步器件来同步数据，以及具体如何对实时位置信息、实时高度信息和图像信息进行同步处理，需要根据实际采用的位置测量器件、测距器件和图像采集器件来确定，用户可根据实际需要进行设置，不需要拘泥于本发明实施例的限定。

步骤250：发送初始化指令，以使所述运动控制器件、所述位置测量器件、所述测距器件以及所述图像采集器件归零或回位。

在本发明实施例中，在发送控制指令至所述运动控制器件，以控制所述位置测量器件、所述测距器件以及所述图像采集器件相对所述轮毂运动之前，还需要先发送初始化指令至所述运动控制器件，使得所述位置测量器件、所述测距器件及所述图像采集器件归零或回位。

具体地，发送初始化指令至运动控制器件，控制所述位置测量器件、所述测距器件及所述图像采集器件运动进行移动的控制逻辑，与发送控制指令至运动控制器件，控制所述位置测量器件及所述测距器件运动进行移动的控制逻辑相同，可参照上述步骤210。

与步骤210的不同之处在于，本步骤需要确定当前所述位置测量器件、所述测距器件及所述图像采集器件和轨迹运动原点的相对位置，或者读取系统中存储的上次的运动轨迹从而确定轨迹运动原点的位置，进而系统生成初始化运动轨迹(或称为“归零轨迹或回位轨迹”)并相应输出初始化指令至所述运动控制器件。所述轨迹运动原点可根据实际需要设置，例如，当所述位置测量器件为光栅尺，且所述测距器件为激光测距仪且所述图像采集器件为摄像头时，轨迹运动原点可以是在光栅尺的一端或中心。

在其他的一些实施例中，具体地，关于运动原点的设定、初始化运动轨迹的设定以及初始化指令的设定可根据实际需要进行设置，不需要拘泥于本发明实施例的限定。

在一些实施例中，请参见图9，所述步骤220具体包括以下步骤：

步骤221：确定初始扫描位置，并启动所述测距器件进行扫描。

具体地，所述确定初始扫描位置具体包括：获取所述轮毂的类型；根据所述类型确定所述轮毂的标准高度及设计孔径；根据所述标准高度及设计孔径确定所述初始扫描位置。

在本发明实施例中，由于测距器件，例如激光测距仪的量程通常都是有限制的，因此，在确定初始扫描位置时，需要通过输入的当前待测轮毂的轮毂类型，来确定待测轮毂的标准尺寸信息，以此来定位初始扫描位置。所述标准尺寸信息包括但不限于轮毂的标准高度及设计孔径。所述初始扫描位置为能够扫描到所述待测轮毂边沿的位置。

具体地，请继续参见上述图5，其中，o为运动轨迹原点，h1为检测平面至原点o的高度，h2为待测轮轮毂的标准高度，h3为测距器件与待测轮毂的最佳检测距离。则在z方向所述轮毂相对于原点o需要移动的距离为deltah＝(h1-h2-h3)。其中，所述运动轨迹原点为所述位置测量器件归位时所在的原点，具体地，可以是所述位置测量器件上夹具量程的一端。所述最佳检测距离根据所述测距器件的类型而定，为预先输入系统中的值。

例如，在上述步骤250中，所述位置测量器件归位时移动至运动轨迹原点o时，假设位置测量器件，例如光栅尺的夹具中心(量程中心)为f，假设轮毂的设计孔径为r，则轮毂中心f至原点o的距离为x1，则激光测距仪从原点o移动至初始扫描位置需要行进的距离为x1-r/2。所述夹具中心同时也是在所述轮毂中心的正上方。

此外，若对测量精度要求不高时，所述测距器件可以采用低精度的激光测距仪，基于此，本发明实施例还提供了一种确定初始扫描位置的方法，包括以下步骤：获取所述实时高度信息的变化值；判断所述高度信息的变化值是否达到预设条件；在所述变化值达到预设条件时，确定所述位置测量器件当前所在位置点为所述初始扫描位置。其中，所述预设条件可以,为待测轮轮毂的标准高度。

具体地，在沿着x轴移动的时候，可直接通过所述激光测距仪反馈的数值判断是否到达初始扫描位置，当所述激光测距仪测量到的高度信息从h1变化为h1-h2时，即所述高度信息的变化值达到h2，即可判断所述激光测距仪已到达待测轮毂边沿的正上方，所述激光测距仪继续移动轮毂最大半径减去所述轮毂内径一半的距离时，即到达边界位置，将该位置作为扫描初始位置。

步骤222：获取运动过程中所述位置测量器件所采集的实时位置信息，以及所述测距器件扫描采集的所述测距器件与轮毂待测面间的实时高度信息，其中，所述实时位置信息包括以初始扫描位置为原点，所述位置测量器件在x轴、y轴以及z轴方向运动的实时位置信息，所述实时高度信息包括以初始扫描位置为原点，所述测距器件在z轴方向运动所述测距器件与轮毂待测面的实时高度信息。

在本发明实施例中，根据所述初始化指令，所述位置测量器件和所述测距器件移动回到轨迹运动原点，然后根据控制指令移动至初始扫描位置启动所述测距器件开始进行扫描工作。其中，所述初始扫描位置可以设置为所述轨迹运动原点，可以不设置为所述轨迹运动原点。且同理地，输出初始化指令时，系统也可以将所述轨迹运动原点与预设置的初始扫描位置设置为相同的，也可以不设置为相同的。然后，位置测量器件沿以初始扫描位置为原点的x轴、y轴以及z轴方向运动，获取运动过程中所述位置测量器件所采集的实时位置信息；测距器件沿以初始扫描位置为原点的z轴方向运动，获取所述测距器件扫描采集的与轮毂待测面间的实时高度信息。

具体地，例如，请一并参见图5，可以设定如图5中当前所述位置测量器件111、所述测距器件112和所述图像采集器件113所在的位置为所述轨迹运动原点，将所述轮毂10的圆心设置为初始扫描位置。在开始进行测量工作时，所述位置测量器件111移动并带动所述测距器件112和所述图像采集器件113至所述轮毂10的圆心开始扫描工作。

在其他的一些实施例中，所述初始扫描位置和所述轨迹运动原点设定，所述位置测量器件扫描方向和扫描速度的设定可根据实际需要进行设置，不需要拘泥于本发明实施例的限定。

在一些实施例中，请参见图10，所述轮毂参数测量方法还包括以下步骤：

步骤260：以数据结构的方式保存运动过程中每个位置点的位置信息，所述数据结构包括每个位置点的索引信息、每个位置点的光栅尺的位置信息、每个位置点的激光测距仪与轮毂待测面间的高度信息及激光测距仪的状态信息，以及每个位置点的摄像头的图像信息。其中，所述位置测量器件为所述光栅尺，所述测距器件为所述激光测距仪，所述图像采集器件为摄像头。

在本发明实施例中，系统在进行测量工作时，所述位置测量器件在运动过程中会采集并保存保存每个位置点的位置信息，即所述实时位置信息；所述测距器件在运动过程中会采集并保存每个位置点分别与轮毂待测面间的高度信息，即所述实时高度信息。系统在获取到所述实时位置信息和所述实时高度信息后，构建如下所示的数据结构：

data_packet{

intidx；

intruler_x_value；

intruler_y_value；

intruler_z_value；

floatknc_dist；

intknc_status；

}

其中，idx为数据包的索引，ruler_x_value为该数据包(该采集时刻)x轴光栅尺的位置信息，ruler_y_value为该数据包在该采集时刻y轴光栅尺的位置信息，ruler_z_value为该数据包在该采集时刻z轴光栅尺的信息。knc_dist,knc_status分别为knc采集器(激光测距仪)在该(x,y,z)位置时与轮毂待测面之间的高度信息和状态信息。

且在本发明实施例中，所述knc采集器(激光测距仪)开始采集与轮毂待测面之间的高度信息和状态信息时，系统同时发送拍摄触发指令，摄像头抓取图像存储，并记录至相应的(x,y,z)的索引。

步骤270：根据所述激光测距仪所采集的所述测距器件与轮毂待测面间的实时高度信息计算运动过程中每个位置点的斜率值，并将斜率极值点确定为标记点，所述标记点包括所述激光测距仪在不同运动路径上的标记点。所述斜率极值点为斜率值为极大值或极小值的位置点。

在本发明实施例中，可根据所述测距器件所采集的与轮毂待测面间的实时高度信息计算运动过程中每个位置点(采集数据的位置点)的斜率值。通过计算每个位置点的高度信息与上一个或下一个位置点的高度信息的比值，即可得到所述每个位置点的斜率值。计算斜率值时，数值曲线的自变量为沿运动轨迹的运动距离，即所述实时位置信息，也即上述光栅尺的位置信息ruler_x_value，ruler_y_value和ruler_z_value，因变量为实时高度信息，也即上述激光测距仪与轮毂待测面之间的高度信息knc_dist。在本发明实施例中，将斜率极值点设置为所述标记点，即斜率极小值出现的索引位置视为从轮毂面跳变至轮毂孔的标记点，在该标记点斜率值对应的角度接近负90度。斜率极大值出现的索引位置视为从轮毂孔跳变回轮毂面的标记点，在该标记点斜率值对应的角度接近90度。

具体他，由于所述激光测距仪如图5所示在进行垂直扫描时，获取到的与轮毂待测面之间的高度信息会存在数据上的跳变。例如，请一并参见图1和图5，若所述光栅尺111沿着x轴从左到右移动且其所述激光测距仪的测量路径分别为所述a1、a2、b1和b2四个点所在的直线时，在从未检测到轮毂10到检测到所述轮毂10的过程中，即扫描到所述a1点时，高度信息会存在一个跳变。计算a1点的高度值与上一位置点的高度值的比值，也即从镂空处跳变到轮毂边沿的高度值的比值，可以得到一个斜率极小值，该位置点斜率值对应的角度接近-90度，因此，将a1点设置为标记点。同理可将a2、b1和b2设置为标记点。

在其他的一些实施例中，关于所述斜率值的计算方法和所述数据结构的构建方式，所述位置点的采样频率等可根据实际需要进行设置，不需要拘泥于本发明实施例的限定。

在一些实施例中，基于图10所述的方法，请参见图11，所述步骤230具体包括：

步骤231a：根据所述标记点的索引信息，获取标记点的激光测距仪与轮毂待测面间的高度信息，根据所述标记点的激光测距仪与轮毂待测面间的高度信息，确定所述轮毂的阶梯差。

在本发明实施例中，请参照上述轮毂参数测量系统100的相关举例，以及图1一并理解，在所述光栅尺沿着平行于所述a1、a2、b1和b2所在的直线进行移动时，所述激光测距仪采集每个位置点上激光测距仪与轮毂待测面间的高度信息。根据斜率值选择相应位置点作为标记点后，根据步骤260提供的数据结构，可以得到每个标记点的索引信息，根据所述索引信息，可以得到标记点的激光测距仪与轮毂待测面间的高度信息。将在所述轮毂外圈边沿的标记点和在所述轮毂阶梯面的标记点的高度信息作减法，即可得到所述轮毂的阶梯差。

例如，以图1为例，通过获取a1和a2的高度信息并相减，或者获取b1与b2的高度信息并相减，或者获取c1与c2的高度信息并相减，或者获取d1与d2的高度信息并相减，或者获取e1与e2的高度信息并相减，或者获取f1与f2的高度信息并相减，或者获取g1与g2的高度信息并相减，或者获取h1与h2的高度信息并相减然后取绝对值和/或平均值即可得到所述轮毂的阶梯差。

在其他的一些实施例中，所述位置信息携带的数据如何表示，以及具体如何根据所述位置信息对所述轮毂的阶梯差进行计算可根据实际需要进行设定，不需要拘泥于本发明实施例的限定。

在一些实施例中，基于图10所述的方法，请参见图12，所述步骤230具体还包括：

步骤231b：获取拍摄运动路径上不同标记点在水平方向上以及竖直方向上的图像信息。

所述水平方向与所述竖直方向为相互垂直的两个方向，例如，为图2、图3和图5所示直角坐标系中，所述水平方向为x轴方向，所述竖直方向为y轴方向。

步骤232b：将所述图像信息进行拼接，形成拼接图像。

步骤233b：根据所述标记点的索引信息，获取标记点的光栅尺的位置信息，根据所述标记点的光栅尺的位置信息，以及所述拼接图像确定所述轮毂的内径。

在本发明实施例中，请参照上述轮毂参数测量系统100的相关举例，以及图2一并理解，在所述光栅尺沿着平行于所述a1、a2、b1和b2所在的直线进行移动时，所述摄像头采集每个位置点上视野内的图像信息。根据斜率值选择相应位置点作为标记点后，根据步骤260提供的数据结构，可以得到每个标记点的索引信息，根据所述索引信息，可以得到标记点的图像信息。

然后，在将所有标记点的图像信息进行拼接后，形成的拼接图像经过霍夫圆识别检测后，可能是如图2所示方框内的两条圆弧，或者也可能一个完整的圆。其中，所述两条圆弧可以是分离的，也可能是相接的，所述两条圆弧是对称的。

最后，根据所得标记点的位置信息，结合摄像头的放大倍数、像元尺寸和分辨率，计算得到所有所述所得标记点的实际具体位置信息，并结合公式(2)经计算分析后即可确定所述轮毂的内径。

在其他的一些实施例中，所述位置信息携带的数据如何表示，以及具体如何根据所述位置信息和所述图像信息对所述轮毂的内径进行计算可根据实际需要进行设定，不需要拘泥于本发明实施例的限定。

在一些实施例中，请参见图13，基于图12所述的轮毂参数测量方法，所述轮毂参数测量方法还包括以下步骤：

步骤280：利用刻有标准密集棋盘格以及校验图像拼接完整度的标准图形，校正图像采集装置与激光测距仪的相对位置以及拼接图像的形变。

具体地，在本发明实施例中，所述利用刻有标准密集棋盘格以及标准图形的校正制具，校正图像采集装置与激光测距仪的相对位置以及所述拼接图像的形变，具体包括：获取所述摄像头的拍摄中心点以及所述激光测距仪工作时光斑的位置；结合所述标准密集棋盘格确定所述摄像头和所述激光测距仪的相对位置；通过角点检测算法及轮廓检测算法分析拼接图像中的棋盘格及标准图像；检测所述拼接图像的角点及棋盘格边长是否一致且所述标准图像是否存在形变；若所述拼接图像的角点及棋盘格边长不一致，和/或所述标准图像存在形变，校正所述相对位置。所述校正制具为陶瓷块。

在本发明实施例中，由于所述激光测距仪和所述摄像头并非完全一体的，存在相对位置关系(如图5所示)。因此在上述步骤250中将所述运动控制器件、所述位置测量器件、所述测距器件以及所述图像采集器件归零或回位时，可能会由于所述相对位置关系的存在，导致所述图像采集器件和所述测距器件在测量与轨迹运动原点的相对位置，设置参考系及参考系原点时，测量和软件设定存在误差。从而导致最终摄像头采集图像信息不完全，拼接图像不完整、存在畸变等问题，进而导致最终计算得到的轮毂内径及阶梯差存在误差。因此，在本发明实施例中，还需要对所述激光测距仪和所述摄像头存在的相对位置关系进行采集，并将数据传输至系统进行校正。

具体地，在本发明实施例中，可以采用陶瓷块(精度可控制在5um)作为校正制具，该陶瓷块除了刻有标准密集棋盘格外，还刻有用于校验图像拼接完整度的圆及正方形等标准图形。在轮毂测量系统装配完成后，通过摄像头拍摄的图像确定摄像头的拍摄中心点以及激光测距仪工作时光斑的位置，结合校正陶瓷块上的密集棋盘格进而确定摄像头与激光测距仪两者的相对位置关系。进一步地，将所述相对位置关系输入至系统中通过算法进行校正。

具体地，在求解了所述相对位置关系的基础上，会执行上述图1至图12所述的测量方法，在测量工作完成后，利用图像处理中的角点检测算法及轮廓检测算法对扫描拼接的图像中的棋盘格及圆，正方形等标准图形进行分析。在测量正常的情况下，拼接后图像检测出的角点及棋盘格边长是一致的，并且用来校验用的圆，正方形等图案不存在形变，如若存在校正图形被压缩或被拉伸的情况，则需要修正所述相对位置关系。

在其他的一些实施例中，采用什么校正制具来进行辅助校正，以及所述标准图形的设置等可根据实际需要进行设置，不需要拘泥于本发明实施例的限定。

本发明实施例为本发明提供的一种轮毂参数测量装置的实施例。请参阅图14，为本发明实施例提供的一种轮毂参数测量装置的结构示意图，该装置300应用于电子设备，所述电子设备连接运动控制器件、位置测量器件以及两个测距器件，所述装置300包括：控制单元310、获取单元320和处理单元330。

所述控制单元310用于发送控制指令至所述运动控制器件，以控制所述位置测量器件、测距器件以及所述图像采集器件相对所述轮毂运动。

所述获取单元320用于获取运动过程中所述位置测量器件所采集的实时位置信息、所述测距器件所采集的与轮毂待测面间的实时高度信息，以及所述图像采集器件所采集的图像信息。

所述处理单元330用于根据所述位置信息以及图像信息确定所述轮毂的内径，以及根据所述高度信息确定所述轮毂的阶梯差。

本发明实施例提供一种轮毂参数测量装置，该装置的控制单元能够发送控制指令，从而通过运动控制器件控制位置测量器件、测距器件以及图像采集器件相对轮毂运动。并在运动过程中通过获取单元来从位置测量器件、测距器件和图像采集器件分别获取实时采集的实时位置信息、实时高度信息和图像信息。最后处理单元能够根据实时位置信息和图像信息计算得到轮毂的内径，以及根据实时高度信息计算得到轮毂的阶梯差。本发明实施例提供的装置能够对轮毂的内径和阶梯差进行高精度测量，并且该方法还能够应用在不同尺寸的轮毂的参数测量上。

在一些实施例中，请参见图15，为本发明实施例提供的另一种轮毂参数测量装置的结构示意图，所述电子设备还连接数据同步器件，所述数据同步器件连接所述位置测量器件以及所述测距器件，所述装置300还包括：同步单元340。

所述同步单元340用于发送数据同步指令至所述数据同步器件，以使所述数据同步器件将所述实时位置信息、所述高度信息以及所述图像信息进行同步输出。

在一些实施例中，请继续参见图15，所述装置300还包括：初始化单元350。

所述初始化单元350用于发送初始化指令，以使所述运动控制器件、所述位置测量器件、所述测距器件以及所述图像采集器件归零或回位。

在一些实施例中，请一并参见图14和图15，所述获取单元320具体用于：确定初始扫描位置，并启动所述测距器件进行扫描。获取运动过程中所述位置测量器件所采集的实时位置信息，以及所述测距器件扫描采集的所述测距器件与轮毂待测面间的实时高度信息，其中，所述实时位置信息包括以初始扫描位置为原点，所述位置测量器件在x轴、y轴以及z轴方向运动的实时位置信息，所述实时高度信息包括以初始扫描位置为原点，所述测距器件在z轴方向运动所述测距器件与轮毂待测面的实时高度信息。

在一些实施例中，所述获取单元320具体还用于：获取所述轮毂的类型；根据所述类型确定所述轮毂的标准高度及设计孔径；根据所述位置测量器件的夹具中心及运动轨迹原点，以及所述标准高度及设计孔径确定所述初始扫描位置。

在一些实施例中，所述获取单元320具体还用于：获取所述实时高度信息的变化值；判断所述高度信息的变化值是否达到预设条件；在所述变化值达到预设条件时，确定所述位置测量器件当前所在位置点为所述初始扫描位置。

在一些实施例中，所述位置测量器件为光栅尺，所述测距器件为激光测距仪，所述图像采集器件为摄像头，请继续参见图15，所述装置300还包括：存储单元360。

所述存储单元360用于以数据结构的方式保存运动过程中每个位置点的位置信息，所述数据结构包括每个位置点的索引信息、每个位置点的光栅尺的位置信息、每个位置点的激光测距仪与轮毂待测面间的高度信息及激光测距仪的状态信息，以及每个位置点的摄像头的图像信息。

在一些实施例中，请继续参见图14，所述装置300还包括：选择单元370。

所述选择单元370用于根据所述激光测距仪所采集的所述测距器件与轮毂待测面间的实时高度信息计算运动过程中每个位置点的斜率值，并将斜率极值点确定为标记点，所述标记点包括所述激光测距仪在不同运动路径上的标记点。

在一些实施例中，请一并参见图14和图15，所述处理单元330具体用于：根据所述标记点的索引信息，获取标记点的激光测距仪与轮毂待测面间的高度信息，根据所述标记点的激光测距仪与轮毂待测面间的高度信息，确定所述轮毂的阶梯差。

在一些实施例中，请一并参见图14和图15，所述处理单元330具体还用于：获取拍摄运动路径上不同标记点在方向上以及竖直方向上的图像信息。将所述图像信息进行拼接，形成拼接图像。根据所述标记点的索引信息，获取标记点的光栅尺的位置信息，根据所述标记点的光栅尺的位置信息，以及所述拼接图像确定所述轮毂的内径。

在一些实施例中，请继续参见图15，所述装置300还包括：校正单元380。

所述校正单元380用于利用刻有标准密集棋盘格和标准图形的校正制具，校正图像采集装置与激光测距仪的相对位置以及所述拼接图像的形变。

在一些实施例中，所述校正单元380具体用于：获取所述摄像头的拍摄中心点以及所述激光测距仪工作时光斑的位置；结合所述标准密集棋盘格确定所述摄像头和所述激光测距仪的相对位置；通过角点检测算法及轮廓检测算法分析拼接图像中的棋盘格及标准图像；检测所述拼接图像的角点及棋盘格边长是否一致且所述标准图像是否存在形变；若所述拼接图像的角点及棋盘格边长不一致，和/或所述标准图像存在形变，校正所述相对位置。

在一些实施例中，所述校正制具为陶瓷块。

需要说明的是，由于本实施例中的轮毂内径及阶梯差的计算方法与方法实施例和系统实施例基于相同的发明构思，因此，方法实施例中的相应内容同样适用于本装置实施例，此处不再详述。

本发明实施例为本发明提供的一种电子设备的实施例。请参见图16，为是发明实施例提供的一种电子设备的结构示意图，该电子设备120可以是任意类型的具有能够实时采集运动过程中位置测量器件所采集的实时位置信息，测距器件所采集的与轮毂待测面间的实时高度信息，以及图像采集器件采集的图像信息，并根据所述实时位置信息、所述实时高度信息以及所述图像信息能够分析得到轮毂的内径及阶梯差的能力的终端，该电子设备120包括：

一个或多个处理器121以及存储器122，图16中以一个处理器121为例。

处理器121和存储器122可以通过总线或者其他方式连接，图16中以通过总线连接为例。

存储器122作为一种非暂态计算机可读存储介质，可用于存储非暂态软件程序、非暂态性计算机可执行程序以及模块，如本发明实施例中的轮毂参数测量方法对应的程序指令/模块(例如，附图13所示的控制单元310、获取单元320以及处理单元330)。处理器121通过运行存储在存储器122中的非暂态软件程序、指令以及模块，从而执行轮毂参数测量装置的各种功能应用以及数据处理，即实现上述方法实施例的轮毂参数测量方法。

存储器122可以包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需要的应用程序；存储数据区可存储根据轮毂参数测量装置的使用所创建的数据等。此外，存储器122可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非暂态存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非暂态固态存储器件。在一些实施例中，存储器122可选包括相对于处理器121远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至轮毂参数测量装置。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。

所述一个或者多个模块存储在所述存储器122中，当被所述一个或者多个处理器121执行时，执行上述任意方法实施例中的轮毂参数测量方法，例如，执行以上描述的图7中的方法步骤210至步骤230，和/或图8中的方法步骤240至步骤250，和/或图9中的方法步骤221至步骤222，和/或图10中的方法步骤260至步骤270，和/或图11中的方法步骤231a，和/或图12中的方法步骤231b至步骤233b，和/或图13中的方法步骤280，实现图14中的单元310-330的功能，和/或图15中的单元310-380的功能。

所述电子设备可执行本发明实施例所提供的轮毂参数测量方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果。未在本实施例中详尽描述的技术细节，可参见本发明实施例所提供的轮毂参数测量方法。

本发明实施例为本发明提供的一种计算机可读存储介质的实施例。

所述计算机可读存储介质存储有计算机可执行指令，该计算机可执行指令被一个或多个处理器执行，例如图16中的一个处理器121，可使得上述一个或多个处理器执行上述任意方法实施例中的轮毂参数测量方法，例如，执行以上描述的图7中的方法步骤210至步骤230，和/或图8中的方法步骤240至步骤250，和/或图9中的方法步骤221至步骤222，和/或图10中的方法步骤260至步骤270，和/或图11中的方法步骤231a，和/或图12中的方法步骤231b至步骤233b，和/或图13中的方法步骤280，实现图14中的单元310-330的功能，和/或图15中的单元310-380的功能。

所述计算机可读存储介质可执行本发明实施例所提供的轮毂参数测量方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果。未在本实施例中详尽描述的技术细节，可参见本发明实施例所提供的轮毂参数测量方法。

本发明实施例为本发明提供的一种计算机程序产品的实施例。

所述计算机程序产品包括存储在计算机可读存储介质上的计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，当所述程序指令被计算机执行时，使所述计算机执行如上所述的轮毂参数测量方法。例如，执行以上描述的图7中的方法步骤210至步骤230，和/或图8中的方法步骤240至步骤250，和/或图9中的方法步骤221至步骤222，和/或图10中的方法步骤260至步骤270，和/或图11中的方法步骤231a，和/或图12中的方法步骤231b至步骤233b，和/或图13中的方法步骤280，实现图14中的单元310-330的功能，和/或图15中的单元310-380的功能。

所述产品可执行本发明实施例所提供的轮毂参数测量方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果。未在本实施例中详尽描述的技术细节，可参见本发明实施例所提供的轮毂参数测量方法。

本发明实施例提供一种轮毂参数测量方法、装置、电子设备及系统。该方法能够通过运动控制器件控制位置测量器件、测距器件以及图像采集器件相对轮毂运动，并在运动过程中分别通过位置测量器件、测距器件和图像采集器件分别采集实时位置信息、实时高度信息和图像信息，并根据实时位置信息和图像信息计算得到轮毂的内径，以及根据实时高度信息计算得到轮毂的阶梯差。本发明实施例提供的轮毂参数测量方法能够对轮毂的尺寸参数内径和阶梯差进行高精度测量，例如，对轮毂的内径和阶梯差进行高精度测量并且该方法还能够应用在不同尺寸的轮毂的参数测量上。

需要说明的是，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。

通过以上的实施方式的描述，本领域普通技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(read-onlymemory,rom)或随机存储记忆体(randomaccessmemory,ram)等。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；在本发明的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本发明的不同方面的许多其它变化，为了简明，它们没有在细节中提供；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。