一种零件异面平行孔形位偏差的视觉测量方法及装置的制造方法_2

文档序号:8920455阅读:来源:国知局
所述的异面平行孔特征识别提取步骤具体如下:
[0039](a)采用传统边界检测方式检测所述零件图像的待处理区域,识别获取区域图像边界信息,并判断检测所得边界区域是否封闭;将不封闭边界根据最短像素距离连接闭合;
[0040](b)设置0.8为检测特征圆的参考圆形度,遍历上述拟合封闭的区域边界并计算区域圆形度信息,对圆形度低于参考圆形度的边界作为非轴孔特征区域处理,并将拟合的边界曲线像素转换为代表非边界的白色像素;圆形度满足参考圆形度的边界作保留处理;采用椭圆拟合方式,拟合上述只含有类圆边界轮廓图像的所有边界,并将拟合后的类圆信息记录和保存。
[0041]一种零件异面平行孔形位偏差的视觉测量装置,包括摄像机和零件固定台,其特征在于,所述摄像机为双目摄像机,且垂直安装在摄像机支架的横梁上,所述零件固定台为可回转固定台,并水平设置于双目摄像机下方,双目摄像机在空间呈平行且其光轴垂直于零件固定台端面。
[0042]进一步的,所述零件固定台包括底部固定圆盘和上部可回转圆盘,固定圆盘和回转圆盘中间采用滚子轴承连接配合,以保证零件固定台回转方向的自由度,固定圆盘近边缘位置开四个阵列螺纹孔,相应的回转圆盘近边缘位置开弧形槽,用螺柱把回转圆盘固定于固定圆盘上,回转圆盘上方安装背面光源和用于夹持固定被测零件的四个机械结构臂,机械结构臂与旋转圆盘通过螺栓固定连接。
[0043]优选的,所述机械结构臂长度可调,以适用于不同被测零件,且其表面采用塑料泡沫包覆,避免接触导致的表面磨损。
[0044]本发明的积极效果:
[0045]本发明能够完成对具有异面平行孔特征零件的快速、高精度的形位偏差测量(圆孔的直径、圆度、孔间距、深度分布等),实际应用表明,该方法不仅能够快速、高效的完成所述零件特征圆孔形位偏差测量,满足高精密测量的精度要求,同时具有测量操作简单、设备维护成本低等优点。具体优点如下:
[0046]1.采用非接触式双目视觉测量方式,避免了传统接触式测量对被测零件及测量设备造成的表面损伤;
[0047]2.将所述零件异面平行孔特征形位偏差的测量精度提高至像素精度甚至于更高像素精度,使测量结果更精确;
[0048]3.降低了所述零件异面平行孔形位偏差测量过程所耗时间,提高了生产效率;
[0049]4.降低了所述零件异面平行孔形位偏差测量成本。首先,所用视觉测量装置性能稳定且实际测量效果好,非接触方式不会出现硬件磨损修复问题;其次,简单、快捷的测量过程,一个工人可完成之前五个甚至八个工人的测量工作;
[0050]5.针对具有异面平行孔特征的零件在工业现场具有数量多、应用广的实际情况,本发明在提高产品生产效率、保证所述零件加工质量方面提供了有效保障,具有很强的实用意义。
【附图说明】
[0051]图1是本发明所述视觉测量装置的结构示意图;
[0052]图2是本发明所述零件固定台的结构示意图;
[0053]图3是本发明所述零件异面平行孔形位偏差测量流程图。
【具体实施方式】
[0054]下面结合附图对本发明的优选实施例进行详细说明。
[0055]参照图1和图2,为拍摄到多幅不同位姿的被测零件4的图像,且保证被测零件4在测量过程中位置信息的相对稳定,本发明优选实施例首先提供一种零件异面平行孔形位偏差的视觉测量装置,包括摄像机和零件固定台2,其特征在于,所述摄像机为双目摄像机1,且垂直安装在摄像机支架3的横梁4上,所述零件固定台2为可回转固定台,并水平设置于双目摄像机I下方,双目摄像机I在空间呈平行且其光轴垂直于零件固定台2端面。
[0056]所述零件固定台2包括底部固定圆盘5和上部可回转圆盘6,固定圆盘5和回转圆盘6中间采用滚子轴承连接配合,以保证零件固定台回转方向的自由度,固定圆盘5近边缘位置开四个阵列螺纹孔,相应的回转圆盘6近边缘位置开弧形槽,用螺柱把回转圆盘6固定于固定圆盘5上,回转圆盘6上方安装背面光源7和用于夹持固定被测零件的四个机械结构臂8,机械结构臂8与回转圆盘6通过螺栓固定连接。所述机械结构臂8长度可调,以适用于不同被测零件,且其表面采用塑料泡沫包覆,避免接触导致的表面磨损。
[0057]双目摄像机间距由工件尺寸定(以工件在双目视像中央清晰呈现为准)。
[0058]参照图3,利用上述装置对摩托车发动机腔体零件进行异面平行孔形位偏差视觉测量,步骤如下:
[0059]1、采用高精密标定的靶标标定方式对所述摩托车发动机腔体零件轴孔测量所用摄像机进行参数标定。详细步骤叙述如下:
[0060](I)、双目摄像机同时获取尺寸已知棋盘格标靶图像八幅。
[0061](2)、采用本发明改进的角点检测算法,快速、精确识别方形棋盘格标靶图像的角点特征。详细叙述如下:
[0062]a、拟合并封闭方形棋盘标靶图像边缘并计算闭合边缘内部像素大小,将单一像素区域或者低于一定阈值(如5pixelS)区域作为噪点清除;
[0063]b、遍历去噪后方形棋盘标靶图像的每个像素,识别像素点八个邻域像素点像素值,与中心像素值相差在一定阈值(如5)记为同类像素点。提取并记录每个点在领域范围的同类点数目,针对方形棋盘格角点特征,选出同类像素点数量为3 (同类像素点数量为3的点为类似角点)的点作为预处理点;
[0064]C、在预处理点范围内进行传统角点检测并记录所得角点信息。(通过预处理类角点选择,可降低角点误检概率)。
[0065]d、对所得角点角点进行四分之一像素分割插值,将方形棋盘格角点测量的尺寸精度转换到更高像素精度,完成标靶图像的角点特征提取。
[0066](3)、重复步骤(2),完成对八幅图像的角点提取,通过视觉基本原理完成从图像坐标系到摄像机坐标系,再到世界坐标系的转换,计算得到摄像机内参数矩阵和畸变系数,并对摄像机实时图像进行畸变矫正。
[0067](4)、将摩托车发动机零件安装于固定台上,并将工件和固定台的整体置于双目摄像机视野内,棋盘格放置于工件表面,双目摄像机所得棋盘图像进行如2所述的角点检测,此时的角点检测用于得到工件相对于摄像机的空间转换矩阵(旋转矩阵、平移矩阵),由于标定板自身具有一定厚度,所以计算之后通过三角形相似性将所得空间转换矩阵按比例放大。
[0068](5)、经过上述步骤,对双目摄像机进行畸变矫正、内参数求取和工件的理论外参数求解,确定了被测摩托车发动机零件于双目摄像机的唯一位姿转换关系。
[0069]2、摩托车发动机零件图像的异面平行孔特征分析和处理。本步骤实现所摄摩托车发动机零件图像的基本分析、异面平行孔功能特征识别及尺寸信息提取,为后续步骤提供高精度的轴孔功能特征信息,是本发明的关键步骤之一。针对所述摩托车发动机零件的异面平行孔特征,设计一套高精度的异面平行孔特征参数提取算法,实际应用表明,该算法能快速、高精度的识别提取所述摩托车发动机零件异面平行的轴安装孔特征信息。详细叙述如下:
[0070](I)、获取在所述可旋转固定载物台上摩托车发动机实体零件的灰度图像八幅;
[0071](2)采用自定义方式在所述摩托车发动机腔体零件图像中设置包含所有轴孔特征的最小处理区域,该区域为后续处理区域,减少图像分析时间,提高测量效率;
[0072](
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