The invention is a measurement method based on point cloud local feature to extract assembly gap, which belongs to the field of vision measurement. It involves a measurement method based on point cloud local feature to extract assembly gap. First, the point cloud data of assembly part surface are obtained by laser and binocular vision, and then projected onto the tangent plane, and the three-dimensional coordinates are transformed into two-dimensional coordinates. Then the bounding box method to extract assembly point cloud data fitted hole, accurate extraction of assembly holes with least chimb method; finally the alignment hole parts assembly, virtual assembly, assembly parts measure fitting surface fitting clearance. The method overcomes the large air gap measurement component assembly process due to lack of spare parts joint surface assembly datum, assembly cannot obtain accurate position information, at the same time the process of reconstruction and virtual assembly of the cumulative error caused the problem of measuring error assembly gap is too large, and has wide application prospect.
【技术实现步骤摘要】
一种基于点云局部特征提取装配间隙的测量方法
本专利技术属于视觉测量领域,涉及一种基于点云局部特征提取装配间隙的测量方法。
技术介绍
航空航天零件进行装配的过程中,在翼身对接处、蒙皮与蒙皮之间等部位难免会出现间隙。传统的装配间隙测量方法主要有塞尺检测和人工观测检测等。但这些方法测量效率低,精度差,人工影响大,当装配间隙较小,内部间隙不可达时,无法利用传统方法进行检测。因此需要一种全新的数字化测量方式精确的测量并分析装配间隙。国内外诸多学者开展了结合数字化测量的零件逆向重建虚拟装配技术的研究,如激光跟踪仪在线测量法、iGPS在线测量法、数字照相仪在线测量法等,但目前这些方法操作复杂,对使用者要求较高,测量时间较长。在应用视觉测量技术对大型航空零件进行虚拟装配并测量装配间隙时,由于缺少零件贴合面的装配基准,无法获取准确的装配位置信息,同时逆向重建和虚拟装配的过程存在累计误差,导致装配间隙的测量误差过大。为避免上述问题,本专利技术提出了一种基于点云局部特征提取的装配间隙测量方法,以实现这类零部构件配合面装配间隙的快速高精度测量。针对装配间隙的测量方法,中航工业成都飞机工业集团有限责任公司的吴兴江,在《计测技术》2011年第5期,《基于激光的便携式飞机装配接缝质量检测仪及应用》一文中,介绍了一种基于激光的便携式接缝质量检测仪的工作原理及硬件组成。应用激光检测仪对飞机装配接缝进行检测,但检测仪使用范围较小,并且无法获取接缝的测量位置信息。大连理工大学的刘学术等人,在专利号:201610599026.1,专利《一种复合材料装配间隙补偿试验装置及方法》中提供了一种能够实现 ...
【技术保护点】
一种基于点云局部特征提取装配间隙的测量方法,其特征是,该方法首先通过激光结合双目视觉的方式,利用左、右摄像机(1、2)拍摄激光发射器(3)在被测物(5)上形成的辅助激光条纹(6),获取代表被测物(5)表面信息的点云数据,将点云数据投影到切平面上,并通过坐标转换将三维坐标转化为平面二维坐标;用包围盒法分别对装配零件点云数据上装配孔进行粗提取,再基于最小凸边法完成装配孔的精提取;最后将装配零件的装配孔对齐,进行虚拟装配,实现装配零件贴合面装配间隙的测量;方法的具体步骤如下:第一步,获取点云数据安装测量设备,打开辅助激光发射器(3)并照射被测物(5),在开始采集之后,打开转台(5)带动激光发射器(3)转动,使激光扫描被测物(5);然后,整体平移左、右摄像机(1、2)的位置,进行多次拍摄,保证被测物(5)形面信息的完整性;通过信息采集系统采集到辅助激光光条(6)图像之后,对激光光条(6)的中心线利用光条图像中心灰度重心提取,其公式如下:
【技术特征摘要】
1.一种基于点云局部特征提取装配间隙的测量方法,其特征是,该方法首先通过激光结合双目视觉的方式,利用左、右摄像机(1、2)拍摄激光发射器(3)在被测物(5)上形成的辅助激光条纹(6),获取代表被测物(5)表面信息的点云数据,将点云数据投影到切平面上,并通过坐标转换将三维坐标转化为平面二维坐标;用包围盒法分别对装配零件点云数据上装配孔进行粗提取,再基于最小凸边法完成装配孔的精提取;最后将装配零件的装配孔对齐,进行虚拟装配,实现装配零件贴合面装配间隙的测量;方法的具体步骤如下:第一步,获取点云数据安装测量设备,打开辅助激光发射器(3)并照射被测物(5),在开始采集之后,打开转台(5)带动激光发射器(3)转动,使激光扫描被测物(5);然后,整体平移左、右摄像机(1、2)的位置,进行多次拍摄,保证被测物(5)形面信息的完整性;通过信息采集系统采集到辅助激光光条(6)图像之后,对激光光条(6)的中心线利用光条图像中心灰度重心提取,其公式如下:其中,(ui,vi)为第i行光条灰度重心坐标,Iij为第i行第j列灰度值;通过此方法获取辅助激光光条(6)的特征点二维信息,再结合标定结果以及重建公式,得到边界点和光条中心点在世界坐标系下的三维坐标值,重建公式如下:其中,假设xi'=(Xi',Yi'),Xi',Yi'分别为左摄像机(1)采集的图像边界点或光条中心点xi'在像面坐标系下的横、纵坐标;xi′′=(Xi′′,Yi′′),Xi′′,Yi′′分别为右摄像机(2)采集的图像光斑中心点xi‘′在像面坐标系下的横、纵坐标;f1、f2分别为左、右摄像机(1)、(2)标定得到的焦距;是右摄像机(2)相对于左摄像机(1)的旋转矩阵,[txtytz]是右摄像机(2)相对于左摄像机(1)的平移矩阵,由标定实验得到;则(xi,yi,zi)为重建出来的对应点的三维坐标,由此获取整个被测物(5)表面的三维点云数据;第二步,投影三维数据利用点到待求切平面的距离平方和最小的原理,用最小二乘法拟合出每个点的近似切平面,拟合平面的问题可以转化为求平面的法向量;计算方法如下:...
【专利技术属性】
技术研发人员:刘巍,赵海洋,兰志广,叶帆,张致远,张洋,马建伟,贾振元,
申请(专利权)人:大连理工大学,
类型:发明
国别省市:辽宁,21
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