一种利用板材热弯曲工艺弯曲角在线测量方法技术

本发明专利技术公开了一种板材热弯曲工艺弯曲角在线测量方法，利用带有圆点的二维标定板对摄像机进行标定，利用标定参数对摄像机获得的原始图像进行矫形变换；对变换后的图像进行二值化处理；在图像左右两侧分别布置栅格区域，栅格为等间距竖线，区域大小包含弯曲件的直边区域；分别在左侧栅格区域和右侧栅格区域的栅格线上提取像素点；对所提取的像素点坐标集合进行线性拟合，利用两交线方程计算回弹后弯曲角度。本发明专利技术有效避免图像中下部分模具等边界对弯曲角提取的干扰，满足热弯曲工艺中弯曲角度的在线自动、抗干扰、高效和高精度的测量要求。

An on-line measurement method for bending angle of sheet metal by hot bending process

The invention discloses an on-line measurement method for bending angle of sheet metal thermal bending process. The camera is calibrated by a two-dimensional calibration plate with circular points, the original image obtained by the camera is corrected by calibration parameters, the transformed image is processed by binarization, and the grid area is arranged on both sides of the image, the grid is a vertical line with equal spacing, and the size of the area includes. The straight-edge region of the bending part; extracting the pixels on the grid lines of the left and right grids respectively; fitting the coordinate set of the extracted pixels linearly and calculating the bending angle after springback using the two-intersection line equation. The invention effectively avoids the interference of the edges of the lower and middle parts of the image to the extraction of the bending angle, and meets the requirements of on-line automatic, anti-interference, high efficiency and high precision measurement of the bending angle in the thermal bending process.

【技术实现步骤摘要】
一种利用板材热弯曲工艺弯曲角在线测量方法
本专利技术涉及图像测量领域，尤其涉及一种利用板材热弯曲工艺弯曲角在线测量方法。
技术介绍
在板材弯曲工艺中，随着弯曲变形程度的增大，外层材料的切向拉应变不断增大，增大到一定程度后就会产生韧性断裂现象。避免材料断裂有两个途径，其一降低外层材料的切向拉应变数值，即降低材料的弯曲变形程度；其二就是提高板材的弯曲成形极限，后者是一种主动控制韧性断裂的行为。加温提高材料塑性的方法最为有效，板材加温以后可以降低弯曲回弹，提高材料的变形区塑性，但是也增加了弯曲件弯曲回弹控制和弯曲零件成形的一致性控制的难度，为此要引入在线反馈机制。在线反馈回弹控制是利用上次的成形结果去修正后一次的弯曲成形。在热弯曲工艺中，弯曲成形后零件还有残余温度，虽残余温度对零件形变影响较小，但是增加了回弹后弯曲角的测量难度。利用摄像机测量较为适合，但在成形后弯曲件还要在模具上放置，在获取图像时无法排除模具等物体边缘的干扰影响。在拍摄域内进行关键信息提取时，采集图像分辨率越高，测量精度越高，图像处理的计算量就越大，很难满足在线测量的实时性要求，利用本专利技术的射线栅格图像法可以满足热弯曲工艺中弯曲角度的在线自动、抗干扰、高效和高精度的测量要求。
技术实现思路
为了克服现有技术的不足，针对带有直边的弯曲件，本专利技术提供了一种利用板材热弯曲工艺弯曲角在线测量方法，不限制弯曲件的尺寸和弯曲件成形板坯的材料。为实现上述目的，本专利技术是根据以下技术方案实现的：一种板材热弯曲工艺弯曲角在线测量方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤S1：利用带有圆点的二维标定板对摄像机进行标定，利用标定参数对摄像机获得的原始图像进行矫形变换；步骤S2：对弯曲后图像进行预处理后，在图像中建立局部坐标系，并在图像左右两侧分别布置栅格区域，栅格为等间距竖线，线的宽度为一个像素点的边长，栅格区域的大小包含弯曲件的直边区域；步骤S3：提取与图像右侧栅格线重合的像素点，每条栅格线所提取的像素为一个集合，查找每个集合中从灰度255到灰度0突变的像素点并记录该突变像素点坐标值；步骤S4：提取与图像左侧栅格线重合的像素点，每条栅格线所提取的像素为一个集合，查找每个集合中从灰度255到灰度0突变的像素点并记录该突变像素点坐标值；步骤S5：左侧栅格区域所提取的突变像素点在待测量弯曲件的左侧直边边缘上，将提取出的突变像素点坐标进行最小二乘拟合，获得弯曲件左侧直边在图像局部坐标系中的直线方程；步骤S6：右侧栅格区域所提取的突变像素点在待测量弯曲件的右侧直边边缘上，将提取出的突变像素点坐标进行最小二乘拟合，获得弯曲件右侧直边在图像局部坐标系中的直线方程；步骤S7：利用弯曲件左侧直边方程和右侧直边方程进行交叉计算，获得两直边的夹角，即为弯曲件回弹后弯曲角。上述技术方案中，步骤S1中，对摄像机进行标定的具体步骤包括：将二维标定板与目标端面贴合，利用摄像机获得二维标定板图像，根据图像中任意四个圆点的中心坐标确定摄像机的参数矩阵，即二维标定板平面内点与图像坐标系下点的对应关系，公式为：sm＝A[Rt]M其中，M表示某点在二维标定板上的齐次坐标，m表示该点在图像坐标系中像素的齐次坐标，A为摄像机内参数矩阵，R与t分别为从世界坐标系到摄像机坐标系的旋转矩阵和平移向量，即摄像机的外参数。上述技术方案中，突变像素点在栅格线上从上到下查找，避免图像中下部分模具边界对弯曲角提取的干扰。上述技术方案中，左侧栅格区域和右侧栅格区域在宽度方向上控制大小边缘，排除非直边的干扰，提高弯曲角的测量精度。本专利技术与现有技术相比，具有如下有益效果：本专利技术分别在左侧栅格区域和右侧栅格区域的栅格线上提取像素点，点集合中的拟合点集数量与栅格线数量相等，大大提高了图像处理的效率。在栅格线上从上到下查找突变像素点，可以有效避免图像中下部分模具等边界对弯曲角提取的干扰。栅格区域宽度方向大小可控，排除了非直边的干扰，进而提高了弯曲角的测量精度。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它附图。图1是本专利技术测量方法的示意图。图中：1为右侧栅格线，2为左侧栅格线。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。本专利技术的一种板材热弯曲工艺弯曲角在线测量方法，对弯曲后图像进行预处理后，在图像的左、右两侧分别布置栅格区域，分别提取与图像左、右侧栅格线重合的突变像素点，并记录所有突变像素点坐标值，利用最小二乘法分别对提取的左、右侧突变像素点进行拟合，获得弯曲件左侧直边和右侧直边在图像局部坐标系中的直线方程，对两直线方程进行交叉计算，可以获得两直线的交角，交角即为弯曲件的回弹后弯曲角；具体地，本专利技术的一种板材热弯曲工艺弯曲角在线测量方法,包括如下步骤:步骤S1：利用带有圆点的二维标定板对摄像机进行标定，利用标定参数对摄像机获得的原始图像进行矫形变换；其中，对摄像机进行标定的具体步骤包括：将二维标定板与目标端面贴合，利用摄像机获得二维标定板图像，根据图像中任意四个圆点的中心坐标确定摄像机的参数矩阵，即二维标定板平面内点与图像坐标系下点的对应关系，公式为：sm＝A[Rt]M其中，M表示某点在二维标定板上的齐次坐标，m表示该点在图像坐标系中像素的齐次坐标，A为摄像机内参数矩阵，R与t分别为从世界坐标系到摄像机坐标系的旋转矩阵和平移向量，即摄像机的外参数。步骤S2：对弯曲后图像进行预处理后，在图像中建立局部坐标系，并在图像左右两侧分别布置栅格区域，栅格为等间距竖线，线的宽度为一个像素点的边长，栅格区域的大小包含弯曲件的直边区域；步骤S3：提取与图像右侧栅格线重合的像素点，每条栅格线所提取的像素为一个集合，查找每个集合中从灰度255到灰度0突变的像素点并记录该突变像素点坐标值；步骤S4：提取与图像左侧栅格线重合的像素点，每条栅格线所提取的像素为一个集合，查找每个集合中从灰度255到灰度0突变的像素点并记录该突变像素点坐标值；步骤S5：左侧栅格区域所提取的突变像素点在待测量弯曲件的左侧直边边缘上，将提取出的突变像素点坐标进行最小二乘拟合，获得弯曲件左侧直边在图像局部坐标系中的直线方程；设提取的图像中欲拟合的各像素点坐标为(xi,yi)，i＝1,2,…n,n为拟合点个数，拟合函数为根据最小二乘法定义，可得直线的参量为：步骤S6：右侧栅格区域所提取的突变像素点在待测量弯曲件的右侧直边边缘上，将提取出的突变像素点坐标进行最小二乘拟合，获得弯曲件右侧直边在图像局部坐标系中的直线方程；步骤S7：利用弯曲件左侧直边方程和右侧直边方程进行交叉计算，获得两直边的夹角，即为弯曲件回弹后弯曲角，计算公式为：其中，设拟合的左侧直边方程公式为y＝k1x+b1，右边直边方程为y＝k2x+b2，则两直边的夹角为：即其中，k1为左侧直边方程的斜率，k2为右侧直边方程的斜率。本专利技术中的突变像素点在栅格线上从上到下查本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种板材热弯曲工艺弯曲角在线测量方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤S1：利用带有圆点的二维标定板对摄像机进行标定，利用标定参数对摄像机获得的原始图像进行矫形变换；步骤S2：对弯曲后图像进行预处理后，在图像中建立局部坐标系，并在图像左右两侧分别布置栅格区域，栅格为等间距竖线，线的宽度为一个像素点的边长，栅格区域的大小包含弯曲件的直边区域；步骤S3：提取与图像右侧栅格线重合的像素点，每条栅格线所提取的像素为一个集合，查找每个集合中从灰度255到灰度0突变的像素点并记录该突变像素点坐标值；步骤S4：提取与图像左侧栅格线重合的像素点，每条栅格线所提取的像素为一个集合，查找每个集合中从灰度255到灰度0突变的像素点并记录该突变像素点坐标值；步骤S5：左侧栅格区域所提取的突变像素点在待测量弯曲件的左侧直边边缘上，将提取出的突变像素点坐标进行最小二乘拟合，获得弯曲件左侧直边在图像局部坐标系中的直线方程；步骤S6：右侧栅格区域所提取的突变像素点在待测量弯曲件的右侧直边边缘上，将提取出的突变像素点坐标进行最小二乘拟合，获得弯曲件右侧直边在图像局部坐标系中的直线方程；步骤S7：利用弯曲件左侧直边方程和右侧直边方程进行交叉计算，获得两直边的夹角，即为弯曲件回弹后弯曲角。...

【技术特征摘要】
1.一种板材热弯曲工艺弯曲角在线测量方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤S1：利用带有圆点的二维标定板对摄像机进行标定，利用标定参数对摄像机获得的原始图像进行矫形变换；步骤S2：对弯曲后图像进行预处理后，在图像中建立局部坐标系，并在图像左右两侧分别布置栅格区域，栅格为等间距竖线，线的宽度为一个像素点的边长，栅格区域的大小包含弯曲件的直边区域；步骤S3：提取与图像右侧栅格线重合的像素点，每条栅格线所提取的像素为一个集合，查找每个集合中从灰度255到灰度0突变的像素点并记录该突变像素点坐标值；步骤S4：提取与图像左侧栅格线重合的像素点，每条栅格线所提取的像素为一个集合，查找每个集合中从灰度255到灰度0突变的像素点并记录该突变像素点坐标值；步骤S5：左侧栅格区域所提取的突变像素点在待测量弯曲件的左侧直边边缘上，将提取出的突变像素点坐标进行最小二乘拟合，获得弯曲件左侧直边在图像局部坐标系中的直线方程；步骤S6：右侧栅格区域所提取的突变像素点在待测量弯曲件的右侧直边边缘上，将提取出的突变像素点坐标进行最小二乘拟合，获得弯曲件右侧...

【专利技术属性】
技术研发人员：段永川，姚丹，田乐，
申请(专利权)人：燕山大学，
类型：发明
国别省市：河北,13