[发明专利]一种管路端面中心点的测量方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及光学测量技术领域，尤其涉及一种管路端面中心点的测量方法及装置。

背景技术

管路在航空、航天、特种车辆等工业领域的复杂机电产品中广泛应用，其是否能够可靠安装直接影响产品质量。目前工程中保证管路加工质量和实现无应力装配的最直接有效的手段之一，仍然是通过焊装后的管路实物检测来获得管路中的中间导管走向及其管路端点的相对位置坐标，在此基础上进行准确校正。

现有技术中，针对管路接头端面中心点位置的测量，包括：传统方法，如：靠模和激光矢量等方法；另外，还有利用三坐标测量机、激光跟踪仪测量管路接头端面中心点位置。这些方法过于依赖人的操作，如果导管形状复杂，操作繁琐，严重影响测量效率。

此外，基于机器视觉的三维测量技术近年来获得了快速发展。然而，利用机器视觉技术检测管路两端几何中心的相对位置，在不对管路做任何处理的情况下，一般采用拟合管路轮廓两端圆弧的方法来确定几何中心。但是，由于利用机器视觉的方法要求对管路两端圆弧精确提取，否则影响拟合圆弧的几何中心，从而导致测量精度降低，因此，受到采集到的图像质量的影响，工程中的测量精度难以得到保障。但是，工程中由于管路端点的相对位置精度是确保管路准确安装的关键，所以其测量精度在管路测量中是需要严格控制的。

综上所述，无论是传统方法，还是目前普遍采用的利用三坐标测量机、激光跟踪仪等进行管路端点的测量，其共同缺点是过多的依赖人的操作导致测量效率低，因为管路端点位置不能直接测量得到，工程中通常采用先测量管路端面的外圆，然后计算得到几何中心位置坐标，而外圆的测量，受到图像质量的影响，造成测量精度难以保证，从而影响计算得到的几何中心的精度。

所以，有必要提供一种管路端面中心点的测量方法及装置，能够快速而精确地测量管路接头端面中心点的相对位置。

发明内容

为了克服现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种管路端面中心点的测量方法及装置，能够快速而准确地测量管路端面中心点的相对位置。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

依据本发明的一个方面，提供了一种管路端面中心点的测量方法，该方法包括：

采集装配有靶标的管路的图像，所述靶标的靶标平面上设有多个标志点；

从采集的所述图像中获得所述多个标志点几何中心的图像坐标；

根据所述靶标平面上的多个标志点的相对位置，建立靶标坐标系，并获取所述多个标志点在靶标坐标系中的坐标；

根据所述多个标志点的几何中心图像坐标和所述多个标志点在所述靶标坐标系中的坐标，获取所述靶标坐标系和相机坐标系的转换关系；

根据所述靶标坐标系和相机坐标系的转换关系，获取所述管路的各个接头端面中心点在所述相机坐标系中的坐标；

根据所述管路的各个接头端面中心点在所述相机坐标系中的坐标，获取所述管路的各个接头端面中心点间的相对位置。

其中，在根据所述靶标坐标系和相机坐标系的转换关系，获取所述管路的各个接头端面中心点在所述相机坐标系中的坐标的步骤之后，所述方法还包括：

获取多个相机之间的外参数；

根据所述多个相机之间的外参数，将多个相机坐标系下的所述管路的各个接头端面中心点的坐标统一到同一相机坐标系下。

其中，所述靶标还包括：

靶标本体；

定位基准点，用于在所述靶标和管路接头装配时进行定位；

销，用于所述靶标和管路接头的径向定位；

端面，用于所述靶标和所述管路接头的轴向定位；以及

紧固部件，用于紧固所述靶标和管路接头；

其中，所述靶标平面通过固定部固定在所述靶标本体上，所述销固定连接在所述靶标本体上；且所述定位基准点位于所述靶标平面的一个角点，所述端面位于所述靶标本体与管路端面的接触面处，所述紧固部件套于靶标本体外侧，通过紧固螺钉将靶标本体与管路紧固。

其中，所述多个标志点包括一个大标志点及多个小标志点，所述大标志点用于确定所述靶标坐标系的原点，所述多个小标志点用于确定所述靶标坐标系的坐标轴方向。

其中，从采集的所述图像中获得所述多个标志点几何中心的图像坐标的步骤包括：

对采集的所述图像进行预处理；

对经过预处理的所述图像进行阈值分割，获得所述多个标志点的区域；

在分割出的所述任一标志点的区域中，提取所述标志点的边缘；

根据提取出的所述标志点的边缘，获取所述标志点几何中心的图像坐标。