一种叶片数字化样板检测系统的标定方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及视觉测量技术领域，具体公开了一种叶片数字化样板检测系统的标定方法，其中，包括：对第一视觉传感器和第二视觉传感器分别进行摄像机标定；对两个视觉传感器分别进行激光光刀平面标定；根据相机参数以及测量参数对两个视觉传感器分别进行运动方向标定；分别将第两个视觉传感器的相机参数转换到测量坐标系；对两个视觉传感器进行位置关系标定；将第二视觉传感器的测量坐标系下的测量参数转换到第一视觉传感器的测量坐标系；进行系统坐标系标定；将第一视觉传感器下的测量坐标系转换到系统坐标系下。本发明专利技术还公开了一种叶片数字化样板检测系统的标定装置。本发明专利技术提供的叶片数字化样板检测系统的标定方法提供了一种完整的标定方法。

【技术实现步骤摘要】
一种叶片数字化样板检测系统的标定方法及装置
本专利技术涉及视觉测量
，尤其涉及一种叶片数字化样板检测系统的标定方法及叶片数字化样板检测系统的标定装置。
技术介绍
燃气轮机被广泛应用于航空、航天、能源等领域，作为燃气轮机中的核心零件，透平叶片具有结构复杂、制造工艺要求高、测量参数多等特点，其形状误差影响整个燃气轮机的能量转换效率，因此对不规则型面测量的精准性、有效性提出要求。不同叶片测量方法的标定方式直接决定了整个测量的精度，反应了测量方法的适用性、经济性、高效性。为适用于一种能够快速扫描叶片型面、获取叶片完整点云、自动分析测量参数、输出检测报告的叶片数字化样板检测装置的叶片测量特点，需为其制定一种准确、便捷、快速、简易的系统标定方法。非接触式测量方法主要使用光学视觉检测的方法。利用激光三角测量原理需要对激光平面进行标定。陶立等用由2个完全垂直的平面组成的立体标靶同时标定测量系统的摄像机参数和光平面参数，但需要制作特殊标定标靶。另外双目视觉系统拍摄激光图片，用立体视觉的方法对双相机图像进行立体矫正，获取激光条纹中心，匹配条纹中心与相机的对应性，也可标定出激光平面参数，但需要两个相机不适用于叶片数字化样板检测装置中。单目激光视觉传感器与运动机构的安装必然存在误差，测量坐标系与实际运动方向之间的关系需要进行标定。利用制作特殊形状的标定物，通过扫描重建特殊标定物，提取特征点在三维空间中的信息来获取视觉传感器运动方向信息，其标定过程较为繁琐，且标定物的制作精度高、成本高。对于带有转台的叶片检测机构中，转台的回转中心标定结果影响叶片型面测量点的坐标转换结果。转台回转中心标定方法有三点法。测量设备要求为光学测头与接触式测头的复合式测头。三点法把标定球置于转台某一位置，保证测头z轴固定，在xy平面内测量标准球上三点，三点呈等腰三角形排布，利用三点求出此位置球的截面圆心坐标，然后旋转转台，并保持标准球与转台不发生相对相对运动，依次共求取三个位置的截面圆心来求解转台回转中心。该方法需要知道标准球上三个点在xy平面的坐标，只旋转了2次求取标准球3个位置的截面圆心，标定精度不高。综上对激光平面、运动方向、回转中心的标定方法，现有的标定方法缺陷有：(1)标定效率低(2)标定精度低(3)标定过程繁杂(4)需要制作特定形状的标定块(5)对于采用非接触叶片测量的装置，没有系统完整的标定方法。因此，如何提供一种完整的标定方法成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。
技术实现思路
本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供一种叶片数字化样板检测系统的标定方法及叶片数字化样板检测系统的标定装置，以解决现有技术中的问题。作为本专利技术的第一个方面，提供一种叶片数字化样板检测系统的标定方法，其中，所述叶片数字化样板检测系统包括第一视觉传感器和第二视觉传感器，所述第一视觉传感器和所述第二视觉传感器对称相对设置，所述叶片数字化样板检测系统的标定方法包括：对所述第一视觉传感器和所述第二视觉传感器分别进行摄像机标定得到相机坐标系下的相机参数；对所述第一视觉传感器和所述第二视觉传感器分别进行激光光刀平面标定得到测量坐标系下的测量参数；根据所述相机参数以及所述测量参数对所述第一视觉传感器和所述第二视觉传感器分别进行运动方向标定，分别得到所述第一视觉传感器和所述第二视觉传感器的测量坐标系的Y轴与实际运动方向的偏移量；分别将所述第一视觉传感器和所述第二视觉传感器的所述相机参数由所述相机坐标系转换到所述测量坐标系，成为所述测量坐标系中的测量参数；对所述第一视觉传感器和所述第二视觉传感器进行位置关系标定；将所述第二视觉传感器的测量坐标系下的测量参数转换到所述第一视觉传感器的测量坐标系下；对叶片数字化样板检测系统进行系统坐标系标定；将所述第一视觉传感器下的测量坐标系转换到叶片数字化样板检测系统的系统坐标系下，得到所述叶片数字化样板检测系统的系统坐标系下的完整参数。优选地，所述对所述第一视觉传感器和所述第二视觉传感器分别进行激光光刀平面标定得到测量坐标系下的测量参数包括：通过进行摄像机标定后的摄像机分别拍摄多组无激光条纹和有激光条纹的标定板图像；获取标定板在所述相机坐标系下的位姿；对有激光条纹的图像进行光条中心提取；计算所述光条中心的物理坐标值；通过拟合得到所述光条中心的物理坐标值所在的激光光刀平面，得到测量坐标系；输出所述测量坐标系以及所述测量坐标系与所述相机坐标系的变换关系。优选地，所述获取标定板在所述相机坐标系下的位姿包括：根据n个控制点的空间位置信息以该n个控制点的像点信息计算n各控制点在相机坐标系下的位置位姿。优选地，所述通过拟合得到所述光条中心的物理坐标值所在的激光光刀平面包括：通过最小二乘优化方法拟合所述光条中心的物理坐标值所在的激光光刀平面。优选地，所述根据所述相机参数以及所述测量参数对所述第一视觉传感器和所述第二视觉传感器分别进行运动方向标定，分别得到所述第一视觉传感器和所述第二视觉传感器的测量坐标系的Y轴与实际运动方向的偏移量包括：将所述第一视觉传感器和所述第二视觉传感器分别在移动模组上移动多个位置，且在移动的每个位置上进行标定板的拍摄；获取标定板的位姿；分别计算所述第一视觉传感器的每个位置的相对姿态变换以及和所述第二视觉传感器的每个位置的相对姿态变换；求解运动方向在相机坐标系下的方向向量；输出所述方向向量。优选地，所述对所述第一视觉传感器和所述第二视觉传感器进行位置关系标定包括：所述第一视觉传感器和所述第二视觉传感器同时扫描测量空间中标定球的若干位置；分别三维重建拟合出标定球在不同位置的球心坐标；利用刚体变化求出所述第一视觉传感器和所述第二视觉传感器之间的位置关系。优选地，对叶片数字化样板检测系统进行系统坐标系标定包括：将标定球放置在转台边缘；通过所述第一视觉传感器扫描重建拟合出所述标定球的球心坐标；保持标定球与转台相对静止，旋转转台，并重复扫描重建拟合的步骤得到所述标定球在多个位置的球心坐标；拟合出转台旋转轴和旋转中心，得到系统坐标系，并得到测量坐标系与系统坐标系的转换关系。优选地，所述第一视觉传感器的相机坐标系包括Pc1(Xc1，Yc1，Zc1)，所述第一视觉传感器的测量坐标系包括Pl1(Xl1，Yl1，Zl1)，所述第二视觉传感器的相机坐标系包括Pc2(Xc2，Yc2，Zc2)，所述第二视觉传感器的测量坐标系包括Pl2(Xl2，Yl2，Zl2)。优选地，所述叶片数字化样板检测系统的系统坐标系包括Ps(Xs，Ys，Zs)。作为本专利技术的第二个方面，提供一种叶片数字化样板检测系统的标定装置，其中，所述叶片数字化样板检测系统的标定装置包括：摄像机标定模块，所述摄像机标定模块用于对所述第一视觉传感器和所述第二视觉传感器分别进行摄像机标定得到相机坐标系下的相机参数；激光光刀平面标定模块，所述激光光刀平面标定模块用于对所述第一视觉传感器和所述第二视觉传感器分别进行激光光刀平面标定得到测量坐标系下的测量参数；运动方向标定模块，所述运动方向标定模块用于根据所述相机参数以及所述测量参数对所述第一视觉传感器和所述第二视觉传感器分别进行运动方向标定，分别得到所述第一视觉传感器和所述第二视觉传感器的测量坐标系的Y轴与实际运动方向的偏移量；第一转换模本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种叶片数字化样板检测系统的标定方法，其特征在于，所述叶片数字化样板检测系统包括第一视觉传感器和第二视觉传感器，所述第一视觉传感器和所述第二视觉传感器对称相对设置，所述叶片数字化样板检测系统的标定方法包括：对所述第一视觉传感器和所述第二视觉传感器分别进行摄像机标定得到相机坐标系下的相机参数；对所述第一视觉传感器和所述第二视觉传感器分别进行激光光刀平面标定得到测量坐标系下的测量参数；根据所述相机参数以及所述测量参数对所述第一视觉传感器和所述第二视觉传感器分别进行运动方向标定，分别得到所述第一视觉传感器和所述第二视觉传感器的测量坐标系的Y轴与实际运动方向的偏移量；分别将所述第一视觉传感器和所述第二视觉传感器的所述相机参数由所述相机坐标系转换到所述测量坐标系，成为所述测量坐标系中的测量参数；对所述第一视觉传感器和所述第二视觉传感器进行位置关系标定；将所述第二视觉传感器的测量坐标系下的测量参数转换到所述第一视觉传感器的测量坐标系下；对叶片数字化样板检测系统进行系统坐标系标定；将所述第一视觉传感器下的测量坐标系转换到叶片数字化样板检测系统的系统坐标系下，得到所述叶片数字化样板检测系统的系统坐标系下的完整参数。...

【技术特征摘要】
1.一种叶片数字化样板检测系统的标定方法，其特征在于，所述叶片数字化样板检测系统包括第一视觉传感器和第二视觉传感器，所述第一视觉传感器和所述第二视觉传感器对称相对设置，所述叶片数字化样板检测系统的标定方法包括：对所述第一视觉传感器和所述第二视觉传感器分别进行摄像机标定得到相机坐标系下的相机参数；对所述第一视觉传感器和所述第二视觉传感器分别进行激光光刀平面标定得到测量坐标系下的测量参数；根据所述相机参数以及所述测量参数对所述第一视觉传感器和所述第二视觉传感器分别进行运动方向标定，分别得到所述第一视觉传感器和所述第二视觉传感器的测量坐标系的Y轴与实际运动方向的偏移量；分别将所述第一视觉传感器和所述第二视觉传感器的所述相机参数由所述相机坐标系转换到所述测量坐标系，成为所述测量坐标系中的测量参数；对所述第一视觉传感器和所述第二视觉传感器进行位置关系标定；将所述第二视觉传感器的测量坐标系下的测量参数转换到所述第一视觉传感器的测量坐标系下；对叶片数字化样板检测系统进行系统坐标系标定；将所述第一视觉传感器下的测量坐标系转换到叶片数字化样板检测系统的系统坐标系下，得到所述叶片数字化样板检测系统的系统坐标系下的完整参数。2.根据权利要求1所述的叶片数字化样板检测系统的标定方法，其特征在于，所述对所述第一视觉传感器和所述第二视觉传感器分别进行激光光刀平面标定得到测量坐标系下的测量参数包括：通过进行摄像机标定后的摄像机分别拍摄多组无激光条纹和有激光条纹的标定板图像；获取标定板在所述相机坐标系下的位姿；对有激光条纹的图像进行光条中心提取；计算所述光条中心的物理坐标值；通过拟合得到所述光条中心的物理坐标值所在的激光光刀平面，得到测量坐标系；输出所述测量坐标系以及所述测量坐标系与所述相机坐标系的变换关系。3.根据权利要求2所述的叶片数字化样板检测系统的标定方法，其特征在于，所述获取标定板在所述相机坐标系下的位姿包括：根据n个控制点的空间位置信息以该n个控制点的像点信息计算n各控制点在相机坐标系下的位置位姿。4.根据权利要求2所述的叶片数字化样板检测系统的标定方法，其特征在于，所述通过拟合得到所述光条中心的物理坐标值所在的激光光刀平面包括：通过最小二乘优化方法拟合所述光条中心的物理坐标值所在的激光光刀平向。5.根据权利要求1所述的叶片数字化样板检测系统的标定方法，其特征在于，所述根据所述相机参数以及所述测量参数对所述第一视觉传感器和所述第二视觉传感器分别进行运动方向标定，分别得到所述第一视觉传感器和所述第二视觉传感器的测量坐标系的Y轴与实际运动方向的偏移量包括：将所述第一视觉传感器和所述第二视觉传感器分别在移动模组上移动多个位置，且在移动的每个位置上进行标定板的拍摄；获取标定板的位姿；分别计算所述第一视觉传感器的每个位置的相对姿态变换以及所述第二视觉传感器的每个位置的相对姿态变换；求解运动方向在相机坐标系下的方向向量；输出所...

【专利技术属性】
技术研发人员：张旭，郑泽龙，蔡永凯，浦栋麟，
申请(专利权)人：华中科技大学无锡研究院，
类型：发明
国别省市：江苏,32