[发明专利]用于检测螺纹特征的视觉检测系统的精度评价方法

权利要求书

1.一种用于检测螺纹特征的视觉检测系统的精度评价方法，其特征在于：

利用标准件进行评价，所述标准件包括底座和垂直设置于底座上的柱体，所述柱体分为两段，分别标记为柱体I和柱体II；所述柱体I表面设有外螺纹，所述柱体II外表面光滑；所述柱体I和柱体II同轴；

预先利用标准测量仪器获取底座上表面的平面方程、标准坐标和标准夹角；所述标准坐标为：柱体II的中轴线与底座上表面的交点坐标；所述标准夹角为：柱体II的中轴线与底座上表面法向量之间的夹角；

所述精度评价方法的步骤如下：

1)利用待评价的视觉检测系统获取柱体I段外表面点云数据，利用点云数据拟合筒体，得到中轴线L2；

利用待评价的视觉检测系统获取底座上表面点云数据，拟合平面，得到实测底座上表面的平面方程；

2)计算中轴线L2与实测底座上表面的平面方程的交点坐标，以及中轴线L2与实测底座上表面的法向量之间的夹角，并分别记为测量坐标、测量夹角；

3)分别计算标准坐标和测量坐标之间的位置偏差、标准夹角和测量夹角之间的角度偏差，根据位置偏差和角度偏差的大小分析待评价视觉检测系统的精度是否满足要求；

测试时所述标准件在视觉检测系统的视场内按照如下规则移动，然后在每种状态下分别执行步骤1)～3)：

将视觉检测系统的视场范围看作一个正方体，标准件的位置为：八个顶点和中心位置；在每个位置，标准件正向测试完后再向前/后/左/右中的任意三个方向旋转10～45°，分别测试；

在不同位置得到的与标准坐标、标准夹角之间的偏差值分别乘以对应位置的权重后求得的结果与预设值比较，判断待评价的视觉检测系统是否满足精度要求：

其中：中心位置得到的测试结果所占权重为0.6～0.9，其余八个顶点得到的测试结果的权重与中心位置得到测试结果的权重的和为1；

八个顶点和中心位置中，标准件未旋转时得到的测试结果所占权重为0.3～0.4，旋转后各位置得到的测试结果的权重与未旋转时各测试结果的权重之和为1。

2.如权利要求1所述精度评价方法，其特征在于：所述标准测量仪器为三坐标机、关节臂式测量机、激光跟踪仪或经纬仪。

3.如权利要求1所述精度评价方法，其特征在于：预先利用标准测量仪器获取底座上表面的平面方程、标准坐标和标准夹角的方法为：

①分别测量底座上表面的多个点A和柱体II外表面不同高度的多个点B，获得点A和点B的三维坐标；

②利用各点A的三维坐标拟合得到底座上表面的平面方程、通过各点B的三维坐标拟合得到柱体II的中轴线L1；

③计算中轴线L1与底座上表面的交点坐标，以及中轴线L1与底座上表面法向之间夹角，分别记为标准坐标、标准夹角。

4.如权利要求1所述精度评价方法，其特征在于：八个顶点测试结果所占权重相同；

在八个顶点和中心位置上，旋转后各位置得到的测试结果的权重相同。

5.如权利要求1所述评价方法，其特征在于：待评价视觉检测系统为：三维扫描视觉检测系统、线结构光视觉检测系统或者双目立体视觉检测系统；

所述三维扫描视觉检测系统包括相机和投影仪，所述投影仪向标准件上的柱体I投射光栅条纹，相机采集被调制的条纹图像，获取柱体I侧表面的三维点云，再拟合出中轴线L2；

所述线结构光视觉检测系统包括相机和线激光器，所述线激光器向标准件上的柱体I投射线结构光，相机采集被调制的线结构光图像，获取柱体I侧表面上至少3个不共线点的三维坐标，再拟合出中轴线L2；

所述双目立体视觉检测系统中的双目相机同时采集柱体I侧表面图像，获取至少3个不共线的点的三维坐标，再拟合出中轴线L2。

6.如权利要求1所述评价方法，其特征在于：所述标准件的底座上设有三个或四个孔，用于辅助建立坐标系；选择两个在同一直线上的孔及另一垂直于此直线的孔作为建系基准孔，获取建系基准孔点云数据，拟合筒形得到轴线；获取底座上表面的点云，利用最小二乘法拟合平面方程；将三个基准孔的轴线与底座上表面的平面方程的交点为建系基准点，建立坐标系。

7.如权利要求1所述评价方法，其特征在于：步骤3)根据位置偏差和角度偏差的大小分析待评价视觉检测系统的精度是否满足要求的方法为：最大可允许误差法或加权均方根误差法。