[发明专利]一种船舶外板水火加工过程中的型面数据采集方法

说明书

本发明涉及一种船舶外板水火加工过程中的型面数据采集方法，其特征在于该方法包括以下步骤：A、在待测外板上投射可变特征图案；B、利用双目相机进行2D图像采集；C、提取上述2D图像中的特征图案；D、计算特征图案中心像素坐标；E、对双目相机拍摄的两组图像中的特征图案中心进行立体匹配；F、通过三维重建计算特征图案中心的空间三维坐标；G、计算所有特征图案中心的空间三维坐标，获取外板点云数据。本发明与传统采集方法相比，速度快、精度高，且对船板加工表面颜色等特征的适应性强。

技术领域

本发明属于船舶制造技术和光学测量领域，涉及一种船舶外板水火加工过程中的型面数据采集方法，特别是水火弯板过程中针对复杂表面特征的在线检测方法。

背景技术

水火弯板无模成型技术是目前世界造船工业中一种技术性强、难度大、影响因素多且被广泛应用的复杂板材成型加工工艺。在加工过程中如何检测与判别被加工船体曲板与目标曲板的形状误差是目前造船业迫切需要解决的问题，如何快速、准确获取型面数据是解决问题的关键。

目前船厂主要依靠有经验的工人通过卡样板、样箱的方式来实现。但这种方法仅仅获取了肋位线上少量数据，且精度决定于样板、样箱精度，而样板、样箱大多数为木质材料，受环境影响如天气等会发生较大的变形，误差较大。后续发明了铁质活络样板，但同样需要靠人的眼睛目测偏差，精度无法保证，为后续造船精度控制设置了障碍。

随着计算机技术和光电技术的发展，计算机辅助船板曲面成型检测已经成为一个重要的发展方向。数十年来，国内外许多专家学者致力于新型检测技术及设备的研发。

国内比较有代表性的有：(1)大连理工大学、大连新船重工有限责任公司、清华大学以及北京航空航天大学等单位，对船体外板加工成型自动检测方法、加工后外板成型的自动判别进行了相关的研究并取得了一定的成果，但是离工程化实际应用还有很大一段距离；(2)武汉理工大学和山东硕立在板材数控冷弯设备上，采用了导轨和激光点测量方法，获取板面数据，数据获取速度较慢。

国外比较有代表性的有：(1)首尔大学的J S Park，J G Skin，K H Ko采用三坐标测量仪(CMM)对船板进行测量，测量精度高、可以近似得到船板边界，角点等特征点的数据。但存在着众多缺点：(a)测量过程需要大量的人工操作，导致测量效率低下；(b)CMM的使用对现场环境条件要求高；(c)CMM测量范围的扩大需要增加很多成本等。

发明内容

为克服已有技术的不足和缺陷，本发明提供一种船舶外板水火加工过程中的型面数据采集方法，能够适应船板水火过程产生的火圈、锈迹等复杂表面特征，快速获取船板型面数据。

为了实现上述目的，本发明的技术方案为：一种船舶外板水火加工过程中的型面数据采集方法，其特征在于该方法包括以下步骤：A、在待测外板上投射可变特征图案；B、利用双目相机进行2D图像采集；C、提取上述2D图像中的特征图案；D、计算特征图案中心像素坐标；E、对双目相机拍摄的两组图像中的特征图案中心进行立体匹配；F、通过三维重建计算特征图案中心的空间三维坐标；G、计算所有特征图案中心的空间三维坐标，获取外板点云数据。所述可变特征图案为图案相同、颜色变化的特征图案。

根据本发明的具体实施例，该型面数据采集方法具体包括以下步骤：

A、使用投影设备在待测外板上投射覆盖全板面的两组图案相同、颜色不同的特征图案，且颜色为红色和绿色先后各一次；

B、利用双目相机采集上述特征图案的2D图像；

C、基于色差原理提取上述2D图像中的特征图案，假定图像上某一像素的颜色值为：

第一第二幅图片上某一像素的颜色值分别为：

则该像素为特征点的定义为：