[发明专利]利用线结构光传感器定位圆柱体位置的方法及其用途

说明书

本发明公开一种利用线结构光传感器定位圆柱体位置的方法及其用途，包括：传感器向圆柱体的侧表面投射线激光，得到光条图像，将所有点转换到全局坐标系；当圆柱体的轴线与全局坐标系xoy平面垂直时，利用光条圆弧段点坐标拟合圆，求取圆心坐标；将z轴的中值作为圆心的z值；当不垂直时，预先构建圆柱体坐标系，以圆柱体的底面为圆柱体坐标系的xoy平面，圆柱体的轴线为z轴；将所有点投影到xoy平面，拟合圆I，求取圆I的圆心坐标；利用旋转平移转换关系，获取圆I的圆心坐标在全局坐标系下的坐标值；将光条直线段点的z方向中值作为圆I的圆心z值；本方法，能实时反应定位设备的位置，保证最终产品的加工精度。

技术领域

本发明涉及激光视觉测量领域，具体涉及一种利用线结构光传感器定位圆柱体位置的方法及其用途。

背景技术

随着自动化生产行业的蓬勃发展，越来越多的智能化设备被引入到加工行业，为了满足产品的流水化生产，首先需要解决待加工物的定位问题。为了实现待加工物的定位，销柱等定位设备被引入了生产过程。传统方法中默认定位装置中销柱位置固定且准确，忽略了长期使用后机械结构的松动、磨损、老化等问题，从而使得定位不准确，影响待加工物的加工精度，甚至影响加工过程或增加残次率。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种利用线结构光传感器定位圆柱体位置的方法及其用途，其将线结构光视觉检测技术应用于圆柱体位置检测，具体说是销柱等类似结构定位物位置检测，能实时反应定位设备的位置，保证最终产品的加工精度。

为此，本发明的技术方案如下：

一种利用线结构光传感器定位圆柱体位置的方法，标准状态下，所述圆柱体垂直设置于安装位置，所述线结构光传感器、圆柱体和安装位置之间的相对位置固定；所述线结构光传感器坐标系与全局坐标系之间的转换关系已知；

包括以下步骤：

1)所述线结构光传感器向所述圆柱体的侧表面投射线激光，并采集图片；提取所述图片中的光条图像，将光条图像上所有点坐标从线结构光传感器坐标系转换到全局坐标系；

2)当圆柱体在标准状态时的轴线与全局坐标系xoy平面垂直时，利用光条圆弧段点坐标拟合圆，求取圆心坐标；再将圆弧段点云z轴的中值作为圆心的z值，得到代表圆柱体位置的坐标；

当圆柱体在标准状态时的轴线与全局坐标系xoy平面不垂直时，预先构建圆柱体坐标系，以标准状态下圆柱体的底面为圆柱体坐标系的xoy平面，同状态下圆柱体的轴线方向为z轴；将光条图像中所有点投影到圆柱体坐标系的xoy平面，利用圆弧段点坐标拟合圆I，求取圆柱体坐标系下的圆I的圆心坐标；利用圆柱体坐标系与全局坐标系之间的旋转平移转换关系，获取圆I的圆心坐标在全局坐标系下的坐标值；将光条直线段部分的点在全局坐标系下的z方向中值作为圆I的圆心z值，得到代表圆柱体位置的坐标。

进一步，利用圆弧段点坐标拟合圆的方法为：利用圆弧段点坐标拟合圆的方法为：

①将圆弧段两个端点中任意一点作为种子点；

②依据种子点进行N个最近邻检索，分别计算N个点与种子点之间的距离，判断距离值是否均小于预设值：

③若是，则将这N个点存储，并选择前一次存储点中距种子点最远的点作为新的种子点，继续进行步骤②；

若否，则把各距离值小于预设值的点存储为一段光条段；并在距离值大于预设值的点中选择距离前一种子点最近的点为新的种子点，进行步骤②，把再次满足条件的点存入新的光条段；直至遍历完整个圆弧段，将其分割成N段光条段；

④对比所有光条段，将点云数量大于预设数量的光条段记为新的圆弧段点，剔除其他光条段，利用新的圆弧段点进行圆弧拟合。