[发明专利]一种大型零件的单目视觉测量方法

摘要

本发明涉及一种大型零件的单目视觉测量方法，属于测量技术领域。本发明通过采用摄像机转站的方法对待测器件的最优视点进行规划分析，克服了摄像机一次测量的有限性，扩大了测量的范围，当摄像机在一个有效视场内测量完毕后，移动摄像机到另一个位置，保证转站球位姿不发生变化，同时旋转测杆使贴有标志点的一面正对摄像机，并记录测杆的旋转角度，同时通过转站球和转站球上每一个标记孔，可以得到转站后和转站前的相互关系，通过它们之间的相互关系可以将若干组坐标值进行空间拼接，实现利用现有仪器对大型零件三维形貌的重构。

主权项

一种大型零件的单目视觉测量方法，其特征在于，该测量方法通过辅助靶标上的转站球实现摄像机的转战测量，所使用的辅助靶标包括一测杆，测杆上方转动装配有转站球，该转站球表面上均匀布设有标记孔，该测杆上还固定安装有一能随测杆转动的测量棒，该测量棒的一个面上设置有标志点，所述转站球下方固定设置有刻有角度值的转站台；所述测量方法测量时，使辅助靶标上设置有标志点的一面正对摄像机，通过摄像机获取靶标标志点的特征图像信息，当摄像机在一个有效视场内测量完毕后，移动摄像机到另一个位置，保证转站球位姿不发生变化，同时旋转测杆使贴有标志点的一面正对摄像机，并记录测杆的旋转角度，同时通过转站球和转站球上每一个标记孔，得到转站后和转站前的相互关系，通过它们之间的相互关系将得到的若干组坐标值进行空间拼接以实现对大型零件形貌的重构；所述的测量方法包括以下步骤：1)对摄像机视觉测量系统进行标定，确定相机内部参数和系统结构参数，对辅助靶标进行标定，确定在辅助靶标坐标系下转站球各孔中心、测棒上各标志点中心和测头坐标；2)将辅助靶标测棒贴有标志点的一面正对摄像机，通过摄像机获取靶标标志点的特征图像信息；3)对采集到的靶标标志点的特征图像信息进行图像处理得到各标志点中心像素坐标；4)根据针孔成像原理建立系统测量模型，将标志点中心的像素坐标进行坐标转换得到测量标志点中心在世界坐标系中的坐标值，计算出辅助靶标坐标系到世界坐标系的旋转和平移矩阵，根据所计算出的旋转和平移矩阵以及测头中心在辅助靶标坐标系下的坐标，计算出测头中心的世界坐标值；5)当摄像机在一个有效视场内测量完毕后，移动摄像机到另一个位置，开始另一位置的测量，直到将大型零件的所有曲面测量完毕；6)根据转站球上每一个唯一标识的孔在辅助靶标坐标系中的坐标值和像面坐标系中位置的相互关系，将得到的各组三维坐标值进行空间拼接，最终实现对大型零件物体三维形貌的重构；所述步骤6)是根据两个位置共有标记孔在世界坐标系中的坐标值计算两次位置之间的坐标转换参数，并利用该坐标转换参数将两个位置测量结果转换到一个坐标系下，以实现坐标的空间拼接。