[发明专利]一种微型圆孔测量的自动导引方法

摘要

本发明公开了一种微型圆孔测量的自动导引方法，利用左相机和右相机针对探针和待测圆孔进行拍摄获取左源图和右源图，通过边缘提取生成图像A和图像B；分别对图像A及图像B进行椭圆检测，获取每张图像中探针及圆孔的椭圆轮廓。依据四个椭圆获取四个包络矩形，再依据四个包络矩形截取左源图及右源图中探针和圆孔的影像放大生成四张图像进行边缘提取，保留最外层边缘点得到四个椭圆心坐标，依此获得探针及待测圆孔中心在左源图和右源图中的坐标，最后利用标定的相机参数，获取探针与待测微型圆孔中心的三维距离，驱动三坐标测量机完成导引。本发明实现了探针向微型圆孔中心的自动导引，能极大地提高微型圆孔测量的测量效率。

主权项

1.一种微型圆孔测量的自动导引方法，所述微型圆孔测量是指采用三坐标测量机，并利用接触式测量探头(1)前端的探针(2)探入待测圆孔(3)中进行微孔测量；其特征是，在所述三坐标测量机的一侧基座上固定设置型号相同、且光轴平行的左相机(4)和右相机(5)，所述探针(2)和待测圆孔(3)均处在左相机(4)和右相机(5)的视场中，其中相机所拍摄图像均以像素为单位，以图像左上角顶点为原点建立坐标系，像素的横坐标与纵坐标分别是在其图像数组中所在的列数与所在行数；所述微型圆孔测量的自动导引方法是按如下步骤进行：步骤1、利用左相机(4)拍摄获取左源图，所述左源图中包含有探针(2)和待测圆孔(3)的完整影像；利用右相机(5)拍摄获取右源图，所述右源图中包含有探针(2)和待测圆孔(3)的完整影像；步骤2、根据设定的边缘阈值对所述左源图进行边缘提取并生成图像A，对所述右源图进行边缘提取并生成图像B；步骤3、对所述图像A和图像B分别进行自动阈值的霍夫椭圆检测，针对所述图像A分别获得由所述探针(2)的边缘轮廓生成的椭圆C1，以及由待测圆孔(3)的边缘轮廓生成的椭圆C3；针对所述图像B分别获得由所述探针(2)的边缘轮廓生成的椭圆C2，以及由待测圆孔(3)的边缘轮廓生成的椭圆C4；且椭圆C1的离心率小于椭圆C3的离心率，椭圆C2的离心率小于椭圆C4的离心率；针对自动阈值的霍夫椭圆检测，若不满足条件一，则调整霍夫椭圆检测阈值直到从所述图像A和图像B检测出的椭圆满足条件一时继续执行步骤4；若是调整霍夫椭圆检测阈值达到最大值时仍不满足条件一，则退出导引；条件一：椭圆C1和椭圆C3之间的相对位置与椭圆C2和椭圆C4之间的相对位置为相同；步骤4、获取探针(2)和待测圆孔(3)的影像生成图像：获取椭圆C1在所述图像A中的包络矩形R1，根据所述包络矩形R1各顶点在所述图像A中的坐标，在所述左源图中截取图像并按倍数N1进行图像放大，获得探针(2)的影像生成图像P1；获取椭圆C2在所述图像B中的包络矩形R2，根据所述包络矩形R2各顶点在所述图像B中的坐标，在所述右源图中截取图像并按倍数N2进行图像放大，获得探针(2)的影像生成图像P2；获取椭圆C3在所述图像A中的包络矩形R3，根据所述包络矩形R3各顶点在所述图像A中的坐标，在所述左源图中截取图像并按倍数N3进行图像放大，获得待测圆孔(3)的影像生成图像P3；获取椭圆C4在所述图像B中的包络矩形R4，根据所述包络矩形R4各顶点在所述图像B中的坐标，在所述右源图中截取图像并按倍数N4进行图像放大，获得待测圆孔(3)的影像生成图像P4；所述图像放大是以不产生影像形变的方式进行图像放大；步骤5、针对所述图像P1、图像P2、图像P3和图像P4分别进行边缘提取，去除内部边缘点，只保留最外层的边缘点并拟合椭圆；针对图像P1、图像P2、图像P3和图像P4预设距离阈值，若图像Pi中存在一边缘点M到所述拟合椭圆上与所述边缘点M对应的切点的距离dij大于拟合椭圆相应的距离阈值Di，则剔除过于离散的边缘点M并重新拟合椭圆，直至所有边缘点均满足要求；由此对应获得图像Pi中拟合椭圆的椭圆心Ei的坐标，i＝1,2,3,4，j＝1,2,3……n，n表示所述图像Pi中的边缘点个数；步骤6、按如下方式分别获得各源图中探针(2)和待测圆孔(3)的中心点坐标：根据所述图像P1中椭圆心E1、包络矩形R1、图像A及倍数N1,获得左源图中探针(2)的中心点坐标；根据所述图像P2中椭圆心E2、包络矩形R2、图像B及倍数N2，获得右源图中探针(2)的中心点坐标；根据所述图像P3中椭圆心E3、包络矩形R3、图像A及倍数N3，获得左源图中待测圆孔(3)的中心点坐标；根据所述图像P4中椭圆心E4、包络矩形R4、图像B及倍数N4，获得右源图中待测圆孔(3)的中心点坐标；利用通过标定得到的左相机(4)和右相机(5)的内部参数、外部参数和畸变参数，经过矩阵运算获得所述探针(2)的中心点与待测圆孔(3)的中心点的三维距离，依据所述三维距离驱动三坐标测量机完成导引。