一种基于双目视觉的箱体检测系统及方法技术方案

本发明专利技术提供一种基于双目视觉的箱体检测系统，包含：若干个第一测量工装，分别设置在箱体内部的隔板、第一腹板、第二腹板、底板上，工装第一段外侧面非均匀的设置有若干个标志点；若干个第二测量工装，固定设置在箱体第一/第二腹板的外侧壁，第二测量工装顶部设有一个标志点；两台工业相机，用于自箱体上方采集测量单元内所有第一测量工装标志点的图像，采集第一/第二腹板上所有第二测量工装标志点的图像；信号处理单元，根据测量单元内所有第一测量工装的图像，检测隔板间距、隔板垂直度、第一/第二腹板垂直度,根据第二测量工装标志点的图像,生成第一/第二腹板与底板根部直线度的检测结果。本发明专利技术还包含一种基于双目视觉的箱体检测方法。

A box detection system and method based on binocular vision

【技术实现步骤摘要】
一种基于双目视觉的箱体检测系统及方法
本专利技术涉及机械制造领域，特别涉及一种基于双目视觉的箱体检测系统及方法。
技术介绍
大尺寸箱体是大型起重机械、海洋工程装备、船舶等建造中最为关键部件，其制造质量和性能的优劣直接影响到装备的安全和使用效果，其制造效率也直接影响装备的制造周期。众所周知，箱梁结构形式复杂、隔板多、尺寸大、空间狭窄，易产生焊接变形，而焊前构件装配精度及焊后变形监测在箱梁制造过程中尤为关键。目前，我国大型箱体的焊前装配精度检测基本采用人工测量方式，检测效率低、环境压力大、工人劳动强度大，测量结果不够客观，测量信息集成度不高。由于大型箱梁构件三维坐标测量具有测量范围大、精度高和现场实时测量等特点，所以要求测量技术及设备必须同时满足精度和环境适应性等条件，传统的测量方法大都采用人工靠尺测量和经纬仪测量方式，测量周期长、耗费大量人工，且测量数据无法实时反馈，常常导致装配精度不合格、焊接变形大等质量问题，造成大量的返工和返修工作。同时，人工测量方式无法真正满足自动化生产对高精度、大尺寸三维整体现场测试技术需求。随着制造过程自动化、制造数据信息化的发展，当前落后的测量方式成为大型复杂结构件装备制造生产中的共性检测技术瓶颈。如何实现在大尺寸复杂结构、光线变化、混叠大场景条件下，在线检测箱梁构件的三维坐标、及时在结构件制造过程发现变形、满足智能化生产对大型装备在线三维尺寸的测量要求，成为日趋迫切的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种基于双目视觉的箱体检测系统及方法，能够在大型箱体装配成三面成型结构体，以及焊接所述三面成型结构体后，实时自动检测箱体的变形度，减少返工和返修。本专利技术提供一种基于双目视觉的箱体检测系统，用于检测箱体三面成型结构件的变形度，箱体相邻两个隔板以及该两个隔板之间的第一腹板、第二腹板、底板所包围形成的空间作为一个测量单元，所述箱体检测系统包含：若干个第一测量工装，分别固定的设置在所述三面成型结构件内部的隔板、第一腹板、第二腹板、底板上；所述第一测量工装由板状钣金件的两端向中部折弯形成，其包含相交于第一折边的工装第一段和工装第二段；所述工装第一段与工装第二段之间形成一个设定的锐角；工装第一段外侧面非均匀的设置有若干个标志点；若干个相同的第二测量工装，其具有一字形结构，固定设置在箱体第一/第二腹板的外侧壁，所述第二测量工装顶部设有一个标志点；两台工业相机，用于自箱体上方采集测量单元内所有第一测量工装标志点的图像，采集第一/第二腹板上所有第二测量工装标志点的图像；信号处理单元，信号连接工业相机，根据所述测量单元内所有第一测量工装标志点的图像实时生成测量单元的隔板间距、隔板垂直度、第一/第二腹板垂直度的检测结果,根据所述第一/第二腹板上所有第二测量工装标志点的图像,生成第一/第二腹板与底板根部直线度的检测结果。优选的，所述基于双目视觉的箱体检测系统，还包含相机支架，其顶部包含一根水平设置横杆，两台工业相机分开的固定设置在所述横杆上，通过移动相机支架，实现采集不同测量单元内的图像、以及第一/第二腹板外侧壁的图像。优选的，所述相机支架的底部设有若干个万向轮。所述的基于双目视觉的箱体检测系统，还包含显示屏，其信号连接所述信号处理单元，用于显示所述检测结果。优选的，所述标志点由反光材料涂覆形成。本专利技术还提供一种基于双目视觉的箱体检测方法，采用本专利技术所述的基于双目视觉的箱体检测系统实现的，包含步骤：S1、装配箱体的第一/第二腹板、底板、隔板，形成三面成型结构件；S2、将两台工业相机按照预定的位置固定设置在横杆上；移动相机支架，使得横杆位于测量单元上方；将若干个第一测量工装设置在箱体内部的隔板、第一腹板、第二腹板、底板上；将若干个第二测量工装设置在第一/第二腹板的外侧壁；S3、通过工业相机采集测量单元内包含所有第一测量工装的第一图像；信号处理单元从第一图像的第一测量工装的若干个标志点中选择一个特定标志点，计算得到所述特定标志点在工装第二段投影的三维位置信息；根据所述三维位置信息，分别拟合得到与测量单元的两个隔板、底板、第一/第二腹板对应的第一至第五平面；S4、信号处理单元根据所述第一至第五平面自动生成测量单元的隔板间距、隔板垂直度、第一/第二腹板垂直度的检测结果；S5、通过工业相机分别采集包含第一、第二腹板外侧壁上所有第二测量工装的第二、第三图像，信号处理单元分别根据所述第二、第三图像中第二测量工装标志点在底板的投影点，拟合得到对应的第一腹板拟合直线、第二腹板拟合直线，计算所述第一腹板拟合直线的直线度、第二腹板拟合直线的直线度分别作为第一、第二腹板与底板根部直线度；S6、焊接所述三面成型结构件，重复S1～S5。步骤S2中，所述工业相机位于第一腹板、第二腹板之间，工业相机的光轴指向测量单元的底板中心。步骤S2中，所述将若干个第一测量工装标志点的图像箱体内部的隔板、第一腹板、第二腹板、底板上，具体为：S21、在测量单元的第一腹板顶边与第一腹板上距地最高的角钢之间设置至少四个第一测量工装，并保证所述锐角的开口端朝下；S22、在测量单元的第二腹板顶边与第二腹板距地最高的角钢之间设置至少四个第一测量工装，并保证所述锐角的开口端朝下；S23、在测量单元的底板中心设置至少四个第一测量工装，并保证工装第一段外侧面朝向工业相机；S24、在隔板每个侧面分别固定设置至少四个第一测量工装，并保证所述锐角的开口端朝下。与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：1)本专利技术实现在大型箱体三面成型过程中，实时检测装配精度及焊接变形度，测量结果准确、测量效率高、操作方便、测量结果反馈及时，避免了传统技术中，采用人工靠尺测量和经纬仪测量箱体，测量周期长、耗费大量人工，且测量数据无法实时反馈的问题，能够及时发现箱体变形，大大减少量生产箱体时的返工和返修。2)与传统的人工靠尺测量、经纬仪设备测量箱体变形度相比，本专利技术可同时实现对箱体的腹板与底板根部直线度、隔板垂直度、隔板间距、腹板垂直度的实时监测，进一步提升了箱体的制造质量和自动化生产水平，缩短了大型箱体生产周期，为大型箱体构件制造过程自动化、智能化提供了技术保障。从而提高生产效率，降低生产成本，具有很高的使用价值和经济效益。附图说明为了更清楚地说明本专利技术技术方案，下面将对描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一个实施例，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他的附图：图1为通过本专利技术的基于双目视觉的箱体检测系统检测箱体示意图；图2为本专利技术的第一测量工装结构示意图；图3A为第一实施例中，本专利技术第一测量工装设置在第一腹板示意图；图3B为本专利技术第一测量工装设置在测量单元示意图；图3C为第二实施例中，本专利技术第一测量工装设置在第一腹板示意图；图4为箱体检测结果示意图；图5为本专利技术的基本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于双目视觉的箱体检测系统，用于检测箱体三面成型结构件的变形度，箱体相邻两个隔板以及该两个隔板之间的第一腹板、第二腹板、底板所包围形成的空间作为一个测量单元，其特征在于，包含：/n若干个第一测量工装，分别固定的设置在所述三面成型结构件内部的隔板、第一腹板、第二腹板、底板上；所述第一测量工装由板状钣金件的两端向中部折弯形成，其包含相交于第一折边的工装第一段和工装第二段；所述工装第一段与工装第二段之间形成一个设定的锐角；工装第一段外侧面非均匀的设置有若干个标志点；/n若干个相同的第二测量工装，其具有一字形结构，固定设置在箱体第一/第二腹板的外侧壁，所述第二测量工装顶部设有一个标志点；/n两台工业相机，用于自箱体上方采集测量单元内所有第一测量工装标志点的图像，采集第一/第二腹板上所有第二测量工装标志点的图像；/n信号处理单元，信号连接工业相机，根据所述测量单元内所有第一测量工装标志点的图像实时生成测量单元的隔板间距、隔板垂直度、第一/第二腹板垂直度的检测结果,根据所述第一/第二腹板上所有第二测量工装标志点的图像,生成第一/第二腹板与底板根部直线度的检测结果。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于双目视觉的箱体检测系统，用于检测箱体三面成型结构件的变形度，箱体相邻两个隔板以及该两个隔板之间的第一腹板、第二腹板、底板所包围形成的空间作为一个测量单元，其特征在于，包含：
若干个第一测量工装，分别固定的设置在所述三面成型结构件内部的隔板、第一腹板、第二腹板、底板上；所述第一测量工装由板状钣金件的两端向中部折弯形成，其包含相交于第一折边的工装第一段和工装第二段；所述工装第一段与工装第二段之间形成一个设定的锐角；工装第一段外侧面非均匀的设置有若干个标志点；
若干个相同的第二测量工装，其具有一字形结构，固定设置在箱体第一/第二腹板的外侧壁，所述第二测量工装顶部设有一个标志点；
两台工业相机，用于自箱体上方采集测量单元内所有第一测量工装标志点的图像，采集第一/第二腹板上所有第二测量工装标志点的图像；
信号处理单元，信号连接工业相机，根据所述测量单元内所有第一测量工装标志点的图像实时生成测量单元的隔板间距、隔板垂直度、第一/第二腹板垂直度的检测结果,根据所述第一/第二腹板上所有第二测量工装标志点的图像,生成第一/第二腹板与底板根部直线度的检测结果。


2.如权利要求1所述的基于双目视觉的箱体检测系统，其特征在于，还包含相机支架，相机支架的顶部包含一根水平设置横杆，两台工业相机分开的固定设置在所述横杆上，通过移动相机支架，实现采集不同测量单元内的图像、以及第一/第二腹板外侧壁的图像。


3.如权利要求2所述的基于双目视觉的箱体检测系统，其特征在于，所述相机支架的底部设有若干个万向轮。


4.如权利要求1所述的基于双目视觉的箱体检测系统，其特征在于，还包含显示屏，信号连接所述信号处理单元，用于显示所述检测结果。


5.如权利要求1所述的基于双目视觉的箱体检测系统，其特征在于，所述标志点由反光材料涂覆形成。


6.一种基于双目视觉的箱体检测方法，采用如权利要求1至5任一所述的基于双目视觉的箱体检测系统实现的，其特征在于，包含步骤：
S1、装配箱体的第一/第二腹板、底板、隔板，形成三面成型结构件；
S2、将两台工业...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡春波，徐子奇，张华军，张卫国，赵双宝，李彦辉，
申请(专利权)人：上海海事大学，
类型：发明
国别省市：上海;31