U型槽多维度间隙测量方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及了一种U型槽多维度间隙测量方法及系统，该测量方法包括：控制横激光器和纵激光器分别将射出的线结构激光线打在转速探针和转速传感器上，并控制摄像机对图像画面进行视觉采集；提取图像画面中的横激光线和纵激光线，并识别出横激光线分别打在转速探针侧面和转速传感器的U型槽侧面的端点，以及纵激光线分别打在转速探针上平面、下平面及转速传感器的U型槽上平面、下平面的端点，而且确定所识别出的各个端点的像素位置；根据各个端点的像素位置计算转速探针距离U型槽的上部间隙、下部间隙和底部间隙的距离。实施本发明专利技术的技术方案，实现了U型槽间隙的多维度、高精度的测量；无需额外增加识别定点标志；测量方式简单。

【技术实现步骤摘要】
U型槽多维度间隙测量方法及系统
本专利技术涉及仪控领域，尤其涉及一种U型槽多维度间隙测量方法及系统。
技术介绍
随着精密制造、精密安装、精密测量等应用的发展和深入，很多领域对于间隙的高精度数字化测量的需求越来越广泛，越来越迫切。比如转速等测量仪表对安装间隙具有很高的精度要求。图1是转速测量仪的安装示意图，主泵的转速探针12固定于主泵的转轴11上，可以随主泵转轴11转动。转速测量仪用于检测主泵的转速，转速测量仪的转速传感器20固定于支架上，处于静止状态，且具有U型槽21。在测量时，将主泵的转速探针12伸入该U型槽21内。由于主泵的转速探针12与转速传感器20之间的相对位置直接影响测量的准确性和稳定性，所以对主泵的转速探针12与转速传感器20的安装具有严格的要求。盘动主泵的转轴11将转速探针12置于转速传感器20的U型槽21的中间位置，而且，需要对其间隙进行测量以判断是否满足安装标准要求，测量的间隙包括U型槽21的上部间隙d1、下上间隙d2和转速探针12与U型槽21的底部间隙d3。针对U型槽多个间隙测量的应用场景，现在市场主流的有激光对射边缘检测产品、激光三角测量产品和3D结构光产品等，虽能满足一般间隙的高精度数字化测量，但或多或少地存在以下某个或某些缺陷：1.额外增加识别定点标志；2.需要设备在被测物的两边对射；3.只能对单对象/单维度间隙测量；4.应用环境(光线、遮挡、辐射等)对测量影响大。这都极大限制了高精度数字化间隙测量技术在工程中应用的广度和深度。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题在于，针对现有技术存在的上述缺陷，提供一种U型槽多维度间隙测量方法及系统。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种U型槽多维度间隙测量方法，包括：镜头控制步骤：控制横激光器和纵激光器分别将射出的线结构激光线打在转速探针和转速传感器上，并控制摄像机对图像画面进行视觉采集；图像处理步骤：提取所述图像画面中的横激光线和纵激光线，并识别出所述横激光线分别打在所述转速探针侧面和所述转速传感器的U型槽侧面的端点，以及所述纵激光线分别打在所述转速探针上平面、下平面及所述转速传感器的U型槽上平面、下平面的端点，而且确定所识别出的各个端点的像素位置；距离计算步骤：根据所述各个端点的像素位置计算所述转速探针距离所述U型槽的上部间隙、下部间隙和底部间隙的距离。优选地，在所述图像处理步骤之后，还包括：镜头定位步骤：通过调整所述摄像机与所述转速探针的相对位置，且使其两者的位置满足第一位置条件，所述第一位置条件包括：所述转速探针在图像坐标系中的位置位于预设的引导区域内；所述横激光线打在所述U型槽侧面的端点的像素位置及所述纵激光线打在所述U型槽上平面、下平面的端点的像素位置分别在预设的位置范围内；其中，所述图像坐标系为所述摄像机所拍摄的图像所对应的二维坐标系。优选地，所述位置调整步骤还包括：若判断所述摄像机与所述转速探针的相对位置满足第一位置条件，则输出定位完成的提示信息。优选地，在所述距离计算步骤中，根据以下公式分别计算所述上部间隙、下部间隙和底部间隙的距离：udown＝w1/2-uup-wA/Bubottom＝Lpx((px3-pxC)-kp(pyC-py3))其中，uup为上部间隙的距离，udown为下部间隙的距离，ubottom为底部间隙的距离，w1/2为所述U型槽的宽度，wA/B为所述转速探针的直径，pyA为所述纵激光线打在所述转速探针上平面的端点的像素纵坐标位置，pyB为所述纵激光线打在所述转速探针下平面的端点的像素纵坐标位置，pyC为所述横激光线打在所述转速探针侧面的端点的像素纵坐标位置，py1为所述纵激光线打在所述U型槽上平面的端点的像素纵坐标位置，py2为所述纵激光线打在所述U型槽下平面的端点的像素纵坐标位置，py3为所述横激光线打在所述U型槽侧面的端点的像素纵坐标位置，px3为所述横激光线打在所述U型槽侧面的端点的像素横坐标位置，pxC为所述横激光线打在所述转速探针侧面的端点的像素横坐标位置，Lpx为单元像素水平方向的长度值，kp为修正系数。优选地，在图像处理步骤之后，还包括修正步骤，而且，所述修正步骤包括：根据所述纵激光线分别打在所述转速探针上平面、下平面的端点的像素位置，确定第一直线方程；根据所述纵激光线分别打在所述U型槽上平面、下平面的端点的像素位置，确定第二直线方程；根据所述纵激光线在所述图像坐标中的位置，确定第三直线方程；根据所述横激光线打在所述U型槽侧面的端点的像素位置，确定第四直线方程；根据所述横激光线打在所述转速探针侧面的端点的像素位置，确定第五直线方程；根据所确定的直线方程，对所识别出的各个端点的像素位置进行相应的修正，以获取修正后的各个端点的像素位置。优选地，在所述图像处理步骤中，提取所述图像画面中的横激光线和纵激光线，具体包括：采用采用灰度质心法或密度质心法提取所述图像画面中的横激光线和纵激光线。优选地，通过以下方式识别相应激光线打在相应面的端点：将当前像素点沿相应激光线延伸预设数量个像素点，若连续预设数量个像素点的颜色值发生变化，则将所述当前像素点确定为端点。本专利技术还构造一种U型槽多维度间隙测量系统，包括镜头部分，且所述镜头部分包括摄像机、横激光器和纵激光器，还包括：镜头控制模块，用于控制横激光器和纵激光器分别将射出的线结构激光线打在转速探针和转速传感器上，并控制摄像机对图像画面进行视觉采集；图像处理模块，用于提取所述图像画面中的横激光线和纵激光线，并识别出所述横激光线分别打在所述转速探针侧面和所述转速传感器的U型槽侧面的端点，以及所述纵激光线分别打在所述转速探针上平面、下平面及所述转速传感器的U型槽上平面、下平面的端点，而且确定所识别出的各个端点的像素位置；距离计算模块，用于根据所述各个端点的像素位置计算所述转速探针与所述U型槽的上部间隙、下部间隙和底部间隙的距离。优选地，还包括：镜头定位模块，用于通过调整所述摄像机与所述转速探针的相对位置，且使其两者的位置满足第一位置条件，所述第一位置条件包括：所述转速探针在图像坐标系中的位置位于预设的引导区域内；所述横激光线打在所述U型槽侧面的端点的像素位置及所述纵激光线打在所述U型槽上平面、下平面的端点的像素位置分别在预设的位置范围内；其中，所述图像坐标系为所述摄像机所拍摄的图像所对应的二维坐标系。优选地，所述距离计算模块，用于根据以下公式分别计算所述上部间隙、下部间隙和底部间隙的距离：udown＝w1/2-uup-wA/Bubottom＝Lpx((px3-pxC)-kp(pyC-py3))其中，uup为上部间隙的距离，udown为下部间隙的距离，ubottom为底部间隙的距离，w1/2为所述U型槽的宽度，wA/B为所述转速探针的直径，pyA为所述纵激光线打在所述转速探针上平面的端点的像素纵坐标位置，pyB为所述纵激光线打在本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种U型槽多维度间隙测量方法，其特征在于，包括：/n镜头控制步骤：控制横激光器和纵激光器分别将射出的线结构激光线打在转速探针和转速传感器上，并控制摄像机对图像画面进行视觉采集；/n图像处理步骤：提取所述图像画面中的横激光线和纵激光线，并识别出所述横激光线分别打在所述转速探针侧面和所述转速传感器的U型槽侧面的端点，以及所述纵激光线分别打在所述转速探针上平面、下平面及所述转速传感器的U型槽上平面、下平面的端点，而且确定所识别出的各个端点的像素位置；/n距离计算步骤：根据所述各个端点的像素位置计算所述转速探针距离所述U型槽的上部间隙、下部间隙和底部间隙的距离。/n

【技术特征摘要】
1.一种U型槽多维度间隙测量方法，其特征在于，包括：
镜头控制步骤：控制横激光器和纵激光器分别将射出的线结构激光线打在转速探针和转速传感器上，并控制摄像机对图像画面进行视觉采集；
图像处理步骤：提取所述图像画面中的横激光线和纵激光线，并识别出所述横激光线分别打在所述转速探针侧面和所述转速传感器的U型槽侧面的端点，以及所述纵激光线分别打在所述转速探针上平面、下平面及所述转速传感器的U型槽上平面、下平面的端点，而且确定所识别出的各个端点的像素位置；
距离计算步骤：根据所述各个端点的像素位置计算所述转速探针距离所述U型槽的上部间隙、下部间隙和底部间隙的距离。


2.根据权利要求1所述的U型槽多维度间隙测量方法，其特征在于，在所述图像处理步骤之后，还包括：
镜头定位步骤：通过调整所述摄像机与所述转速探针的相对位置，且使其两者的位置满足第一位置条件，所述第一位置条件包括：所述转速探针在图像坐标系中的位置位于预设的引导区域内；所述横激光线打在所述U型槽侧面的端点的像素位置及所述纵激光线打在所述U型槽上平面、下平面的端点的像素位置分别在预设的位置范围内；其中，所述图像坐标系为所述摄像机所拍摄的图像所对应的二维坐标系。


3.根据权利要求2所述的U型槽多维度间隙测量方法，其特征在于，所述位置调整步骤还包括：
若判断所述摄像机与所述转速探针的相对位置满足第一位置条件，则输出定位完成的提示信息。


4.根据权利要求1所述的U型槽多维度间隙测量方法，其特征在于，在所述距离计算步骤中，根据以下公式分别计算所述上部间隙、下部间隙和底部间隙的距离：



udown＝w1/2-uup-wA/B
ubottom＝Lpx((px3-pxC)-kp(pyC-py3))
其中，uup为上部间隙的距离，udown为下部间隙的距离，ubottom为底部间隙的距离，w1/2为所述U型槽的宽度，wA/B为所述转速探针的直径，pyA为所述纵激光线打在所述转速探针上平面的端点的像素纵坐标位置，pyB为所述纵激光线打在所述转速探针下平面的端点的像素纵坐标位置，pyC为所述横激光线打在所述转速探针侧面的端点的像素纵坐标位置，py1为所述纵激光线打在所述U型槽上平面的端点的像素纵坐标位置，py2为所述纵激光线打在所述U型槽下平面的端点的像素纵坐标位置，py3为所述横激光线打在所述U型槽侧面的端点的像素纵坐标位置，px3为所述横激光线打在所述U型槽侧面的端点的像素横坐标位置，pxC为所述横激光线打在所述转速探针侧面的端点的像素横坐标位置，Lpx为单元像素水平方向的长度值，kp为修正系数。


5.根据权利要求1所述的U型槽多维度间隙测量方法，其特征在于，在图像处理步骤之后，还包括修正步骤，而且，所述修正步骤包括：
根据所述纵激光线分别打在所述转速探针上平面、下平面的端点的像素位置，确定第一直线方程；根据所述纵激光线分别打在所述U型槽上平面、下平面的端点的像素位置，确定第二直线方程；根据所述纵激光线在所述图像坐标中的位置，确定第三直线方程；根据所述横激光线打在所述U型槽侧面的端点的像素位置，确定第四直线方程；根据所述横激光线打在所述转速探针侧面的端点的像...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈永伟，索凌平，邱河文，邹克峰，何思源，周小维，胥籽任，
申请(专利权)人：中广核核电运营有限公司，中国广核集团有限公司，中国广核电力股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44