[发明专利]一种共面等大多孔型工件位姿与孔径视觉检测方法

说明书

本发明公开了一种共面等大多孔型工件的位姿与孔径大小视觉检测方法。用双目相机对共面等大多孔型工件进行拍摄采集左右图像，进行圆孔的椭圆检测，获得椭圆的轮廓参数，求解工件表面所在平面在图像上的消影线；根据消影线获得真实投影像点；根据真实投影像点，双目视觉重建出圆孔圆心的空间坐标，再对圆心的空间坐标最小二乘拟合得到工件表面所在平面及其姿态，最后利用椭圆方程和工件表面所在平面得到工件表面圆孔的孔径大小。本发明以较高精度计算出共面等大多孔型工件的空间位姿与表面圆孔孔径大小，避免了人工测量的繁琐与复杂检测设备的造价昂贵与难以维护性。

技术领域

本发明属于非接触视觉测量领域的一种工件视觉测量方法，涉及了一种对共面等大多孔型工件位姿与孔径大小进行估计的视觉测量方法。

背景技术

在机械装配领域，工件表面上有多个等大共面的圆孔是生产上的常见工件。

对于装配过程中工件位姿的检测主要有接触式检测与非接触式检测两种方法。接触式检测是工人利用测量工具对工件进行人工检测，但是此种方法效率低，工作强度大。在生产力广泛提高，机械自动化装配的背景下，该方法已经渐渐无法满足需求。非接触式检测是利用红外、激光、超声波等方法实现检测，效率高，可以承受高强度工作，能够参与高危检测任务，检测误差较小，有着较大优势。而且近年来，视觉检测技术发展迅速，作为一种非接触检测技术，视觉检测综合了图像处理、光学成像、计算机软硬件等多方面技术，将被测目标转化为图像信号，通过对图像信号的处理获取被测目标的位姿参数信息，检测误差小，且随着计算机运行速度的不断飞跃，图像处理的速度也更加快速，促进视觉检测技术向实时检测迈进。在考虑检测效率、精度的要求下，视觉检测已经成为工业装配过程中工件表面圆孔位姿与孔径检测广泛应用的方法。

复杂的视觉检测系统造价昂贵，维护困难，在一些大型的装配生产线场景下进行大规模部署会带来成本的不可控上升。而双目视觉系统设备简单，安装方便，易于在生产线现场部署，且操作流程简便易行。

发明内容

为了解决背景技术中存在的问题，本发明提出了一种共面等大多孔型工件的位姿与孔径视觉测量方法，能够有效地通过对图像圆孔圆心投影像点的矫正与恢复，计算出工件表面上各个圆孔的位置以及工件表面所在平面的姿态，进而又能较为准确地估算出各个圆孔的孔径大小。此方法是一种采用较低设备成本同时又能保证测量精度的位姿与孔径测量的视觉检测方法，有极大的应用价值和实用性，所需设备简单，方法简单易行，在实现较高测量精度的前提下降低整套测量系统的复杂性。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是包括以下步骤：

步骤1)将共面等大多孔型工件置于平行放置的双目相机的公共视野范围内，用双目相机同时对工件进行拍摄采集获得共面等大多孔型工件的左右图像；再对拍摄得到的左右图像分别进行圆孔的椭圆检测，获得左右图像中的各个椭圆的轮廓参数，并根据圆孔在工件表面上的位置分布对左右图像中检测到的椭圆进行组合与匹配；对于左右各自图像，分别根据椭圆的轮廓参数求解工件表面所在平面在图像上的消影线；

步骤2)根据各自求得的工件表面所在平面在其图像上的消影线，准确获得每个圆孔的圆心在图像上真实投影像点，恢复由于不对称投影导致的真实投影像点和椭圆中心之间的偏差；根据真实投影像点，根据双目视觉的三角测量原理重建圆孔圆心的精确空间三维坐标，再对各个圆孔的圆心空间三维坐标点集所在的平面进行最小二乘拟合，得到工件表面所在平面，获得该工件表面所在平面的位置与姿态；再利用椭圆方程和工件表面所在平面计算得到工件表面圆孔的孔径大小。

所述步骤1)中的共面等大多孔型工件是指该工件的表面上有多个尺寸相同的圆孔，且圆孔的圆心不再同一条直线上，该种类型工件的形状外观示意图见附图1。

所述步骤1)，具体为：