[发明专利]一种基于双目视觉的轴类零件半径尺寸测量方法

说明书

本发明公开了一种基于双目视觉的轴类零件半径尺寸测量方法。分别对双目视觉系统的左右摄像机进行标定，获得左右摄像机的内参、外参和畸变参数，然后分别计算左右摄像机的投影矩阵；将轴类零件放在左右摄像机的公共视野内，通过左右摄像机对轴类零件进行拍照分别获得左右图像的两幅图像，对两幅图像矫正处理；对矫正后的左右图像进行处理获得各自的轴轮廓；利用左右图像的轴轮廓处理获得轴类零件的半径。本发明方法可有效求取较大范围的空间轴半径，测量精度高，结果可靠；可同时对空间轴的中轴线和半径尺寸重建结果进行检验，降低了成本。

技术领域

本发明属于先进测量技术领域，涉及了一种基于双目视觉的轴类零件半径尺寸测量方法，尤其适用于非接触式工业检测和基于视觉的机器人导航系统。

背景技术

轴类零件在工业应用中随处可见，对轴类零件的半径尺寸精确测量在工业检测中具有重要的意义。尤其在现代制造技术中，自动化装配技术已经逐步取代人工技能和判断力进行复杂的装配操作来提高效率，保证产品的质量及稳定性。在零件装配过程中，轴孔装配是经常会遇到的工作情况，在机械手进行抓取轴类零件以及进行装配时，必须准确测量出轴类零件的半径尺寸，才能合理控制机器手的张开角度以及避免零件间发生碰撞而产生缺陷，进而顺利完成装配任务。

随着机器视觉技术的发展，目前国内外已经开展了相关的研究及应用试验，将机器视觉系统引入到轴孔尺寸测量中来，但是目前大多数研究集中在空间圆孔及其椭圆孔的识别与参数测量，对于轴类零件尺寸测量的研究相对较少。崔彦平等人研究了一种基于双目视觉的回转体目标空间三维姿态的测量方法，该方法能够在不进行特征点匹配的情况下实现回转体三维姿态的测量，但由于轴类零件表面的高反光性以及实际应用中光照不均的问题，使用该种方法在提取像面母线的亚像素直线方程时将导致精度下降，并且该种方法只能测量回转体的位姿而无法测量半径尺寸。Sun等人在“shaft diameter measurementusing adigital image”一文中提出一种基于图像处理的轴类测量方法，这种基于单目视觉原理而脱离立体几何原理的测量方法必然过分依赖图像质量及其处理效果，缺乏良好的稳定性，并且该方法要想达到较高的精度需要利用已知直径的轴类尺寸作为先验知识进行重新标定，应用场合具有一定限制。此外，西安理工大学张凯提出的目标工件轴线计算方法由于在图像处理过程中需要采用灰度值阈值和RGB彩色阈值，使得在采用普通黑白摄像机的情况下可能无法识别，进行计算失败。

综上所述，提出一种无需人工介入而且能够精确测量出轴类零件半径尺寸的方法具有较大的应用价值。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提出一种基于双目视觉的轴类零件半径尺寸测量方法，能够准确计算出空间轴类工件的中轴线位姿和轴半径，精度高、速度快，设计的检验模型与实验方法简单实用，节约成本，提高效率，为双目视觉算法验证工作提供了一种新思路。

本发明的上述目的是通过下述技术方案的步骤实现的：

1)根据张正友标定法分别对双目视觉系统的左右摄像机进行标定，由左右摄像机构成双目视觉系统，获得左右摄像机的内参、外参和畸变参数；根据标定得到的内参和外参计算出左右摄像机的投影矩阵；

2)将轴类零件放在左右摄像机的公共视野内，通过左右摄像机对轴类零件进行拍照分别获得左右图像的两幅图像(左图像和右图像)，对两幅图像依次进行高斯滤波、灰度转换和阈值处理，然后利用步骤1)获得的左右摄像机的径向畸变参数矩阵对左右图像进行矫正处理；

3)对矫正后的左右图像进行处理获得各自的轴轮廓；

4)利用左右图像的轴轮廓处理获得轴类零件的半径。