[发明专利]基于结构光视觉的轴类零件径向跳动误差在线测量方法

权利要求书

1.一种基于结构光视觉的轴类零件径向跳动误差在线测量方法，其特征在于：结合相机标定技术和结构光视觉测量技术，建立跳动误差的测量模型；通过图像特征提取技术实现光条中心坐标、角点坐标等有效数据点的获取，包括以下步骤：

1）标定相机参数及镜头畸变系数；

2）计算光刀平面方程；

3）计算空间基准方程；

4）计算径向跳动误差。

2.根据权利要求1所述的基于结构光视觉的轴类零件径向跳动误差在线测量方法，其特征在于：步骤1）中所述的标定相机参数及镜头畸变系数，是基于改进的张正友两步标定算法，利用精度为1μm的标定板图像在不同姿态下的图像角点坐标和其对应的Z=0世界坐标之间的关系，标定出相机内参数和镜头的畸变系数，具体步骤如下：

1.1）利用工业相机采集9-12幅不同姿态下的标定板图像；

1.2）利用改进的Bouguet工具箱检测图像特定圆形区域的角点亚像素坐标；

1.3）利用角点亚像素坐标和对应的世界坐标求解相机内参、相对于不同标定板位姿的相机外参及镜头畸变系数的初始值；

1.4）利用改进的Bouguet工具箱检测图像所有角点亚像素坐标；

1.5）根据非线性标定模型和步骤1.3）计算的初始值，利用Levenberg-Marquardt(L-M)优化算法对相机内参、镜头畸变系数、不同姿态下标定板外参优化求解。

3.根据权利要求1所述的基于结构光视觉的轴类零件径向跳动误差在线测量方法，其特征在于：步骤2）中所述的计算光刀平面方程，具体步骤如下：

2.1）采集6-8幅不同姿态下带有结构光光条的标定板共面标靶图像；

2.2）利用改进的Bouguet工具箱检测共面标靶图像所有角点亚像素坐标，利用已经求解的相机内参、镜头畸变系数计算不同姿态下的共面标靶外参；

2.3）建立光条模板图像，对步骤2.1）采集的共面标靶图像进行匹配，然后对匹配后的图像进行光条中心提取；

2.4）利用步骤2.2）和步骤2.3）的结果得到光条中心的三维空间坐标，利用最小二乘拟合算法拟合光平面方程。

4.根据权利要求1所述的基于结构光视觉的轴类零件径向跳动误差在线测量方法，其特征在于：步骤3）中所述的计算空间基准方程，具体步骤如下：

3.1）利用夹具夹持标定板，保证轴线所在平面和标定板正面共面；

3.2）利用夹具将标定板置于光学分度头上，旋转标定板置于不同姿态，3-6个位置，拍摄图像并保存；

3.3）计算不同姿态下的标定板平面方程，利用光平面方程计算空间基准轴线方程。

5.根据权利要求1所述的基于结构光视觉的轴类零件径向跳动误差在线测量方法，其特征在于：步骤4）中所述的计算径向跳动误差，具体步骤如下：

4.1）将待测轴安装到测量平台上，安装相机和激光传感器，标定相机参数、镜头畸变系数、光平面方程和空间基准轴线方程；

4.2）计算光平面方程和基准轴线的交点并在该交点建立投影平面，得到投影平面的方程；

4.3）在待测轴上的光条上选定任意候选点，记下位置，将候选点向投影平面投影；

4.4）旋转待测轴，打开相机连续采集模式，分别计算候选点到基准轴径的距离，并记录最大值和最小值；

4.5）改变光条位置，记录下一段光条上候选点距离基准轴线的最大值和最小值，对比各个候选点差值；最大值即为径向跳动误差。