一种基于迭代搜索的直线度测量方法和装置制造方法及图纸

本申请涉及直线度测量技术领域，具体而言，涉及一种基于迭代搜索的直线度测量方法和装置，一定程度上可以解决依据直线度测量方法得到的理想直线所计算的直线度与真正直线的直线度相比相差较大，不符合最小包容原则的同时也难以满足对测量精度的要求的问题。所述基于迭代搜索的直线度测量方法包括：对工件进行扫描，获取工件轮廓的点云数据，点云数据用于确定工件轮廓的凸包，凸包包括多个凸包顶点；对多个初始搜索方向进行迭代搜索，得到目标搜索方向，凸包顶点和点云数据用于确定多个初始搜索方向初始搜索；目标搜索方向和点云数据用于确定工件轮廓的理想直线；根据点云数据和理想直线计算直线度。想直线计算直线度。想直线计算直线度。

【技术实现步骤摘要】
一种基于迭代搜索的直线度测量方法和装置


[0001]本申请涉及直线度测量
，具体而言，涉及一种基于迭代搜索的直线度测量方法和装置。

技术介绍

[0002]在3D视觉的检测和测量项目中，直线度能够直接反映工件轮廓的直线特征，因此需要精确地对工件的直线度进行测量，以根据直线度评价工件的平直程度。
[0003]常用的直线度测量方法为：运用传感器采集工件表面轮廓的点云数据，再通过最小二乘法对点云数据进行直线拟合，得到理想直线；最后计算该理想直线的直线度，该理想直线的直线度即用于表示该工件的直线度。
[0004]但是通过该方法拟合得到的理想直线与工件轮廓的真正直线相比差异较大，进而导致依据此理想直线计算得到的直线度与真正直线的直线度相比相差较大，不符合最小包容原则的同时也难以满足对测量精度的要求。

技术实现思路

[0005]为了解决依据直线度测量方法得到的理想直线所计算的直线度与真正直线的直线度相比相差较大，不符合最小包容原则的同时也难以满足对测量精度的要求的问题，本申请提供了一种基于迭代搜索的直线度测量方法和装置。
[0006]本申请的实施例是这样实现的：
[0007]本申请实施例提供一种基于迭代搜索的直线度测量方法，所述方法包括：
[0008]对工件进行扫描，获取工件轮廓的点云数据，所述点云数据用于确定所述工件轮廓的凸包，所述凸包包括多个凸包顶点；
[0009]对多个初始搜索方向进行迭代搜索，得到目标搜索方向，所述凸包顶点和所述点云数据用于确定所述多个初始搜索方向所述初始搜索；所述目标搜索方向和所述点云数据用于确定所述工件轮廓的理想直线；
[0010]根据所述点云数据和所述理想直线计算直线度。
[0011]在一些实施例中，所述对多个初始搜索方向进行迭代搜索，得到目标搜索方向，进一步包括：
[0012]对多个初始搜索方向进行粗略搜索，得到多个待选粗略搜索方向以作为目标粗略搜索方向；
[0013]对所述目标粗略搜索方向进行精确搜索，得到目标搜索方向。
[0014]在一些实施例中，对多个初始搜索方向进行粗略搜索，得到多个待选粗略搜索方向以作为目标粗略搜索方向，进一步包括：
[0015]将凸包顶点投影到以每个所述初始搜索方向为法向的任意平面，并计算得到每个所述初始搜索方向对应的第一最小包围圆；
[0016]设置第一搜索步长，基于所述第一搜索步长、第一搜索宽度和第一搜索长度确定
包含多个第一向量的第一方向向量组，所述第一向量用于表示待选粗略搜索方向，所述第一最小包围圆的直径用于确定所述第一搜索宽度，所述初始搜索方向的有界长度用于确定所述第一搜索长度；
[0017]在每个所述待选粗略搜索方向上对所述凸包顶点进行投影，并计算得到第二最小包围圆；
[0018]选取直径最小的所述第二最小包围圆所对应的待选粗略搜索方向作为目标粗略搜索方向。
[0019]在一些实施例中，对所述目标粗略搜索方向进行精确搜索，得到目标搜索方向，进一步包括：
[0020]将凸包顶点投影到以每个所述目标粗略搜索方向为法向的任意平面，并计算得到每个所述目标粗略搜索结果对应的第三最小包围圆；
[0021]设置第二搜索步长，基于所述第二搜索步长、第二搜索宽度和第二搜索长度确定包含多个第二向量的第二方向向量组，所述第二向量用于表示待选精确搜索方向，所述第三最小包围圆的直径用于确定所述第二搜索宽度，所述目标粗略搜索方向的有界长度用于确定所述第二搜索长度；
[0022]在每个所述待选精确搜索方向上对所述凸包顶点进行投影，并计算得到第四最小包围圆；
[0023]遍历所述待选精确搜索方向，当连续两次搜索所得的第四最小包围圆的直径均小于阈值，则退出搜索，并取直径最小的第四最小包围圆所对应的候选精确搜索方向作为目标搜索方向。
[0024]在一些实施例中，所述凸包顶点和所述点云数据用于确定理想直线的多个初始搜索方向，进一步包括：
[0025]将所述点云数据和所述凸包顶点分别进行SVD分解，得到两个正交向量组，每个所述正交向量组包括多个方向向量；
[0026]计算所述点云数据在每个方向向量上的有界长度；
[0027]从所述多个方向向量中选取多个初始搜索方向，所述初始搜索方向为有界长度大于最长有界长度与阈值之积所对应的方向向量。
[0028]在一些实施例中，所述点云数据用于确定所述工件轮廓的凸包，进一步包括：
[0029]根据点云索引将点云数据按区域分割得到若干个子点云；
[0030]对每个所述子点云进行并行化计算，得到每个所述子点云对应的子凸包；
[0031]合并所述子凸包的顶点，计算得到所述点云数据对应的凸包。
[0032]在一些实施例中，所述对多个初始搜索方向进行迭代搜索，得到目标搜索方向，进一步包括：
[0033]将所述点云数据投影到预设平面上，所述预设平面由预设平面位置点和预设平面法向量确定；
[0034]在所述预设平面上，对多个初始搜索方向进行迭代搜索，得到目标搜索方向。
[0035]在一些实施例中，所述目标搜索方向和所述点云数据用于确定所述工件轮廓的理想直线，进一步包括：
[0036]根据所述目标搜索方向对所述点云数据进行旋转变换，得到旋转矩阵；
[0037]获取所述目标搜索方向对应的最小包围圆的圆心坐标点，所述圆心坐标点用三维点表征；
[0038]依据所述旋转矩阵对所述三维点进行旋转逆变换，得到所述理想直线的位置点，所述位置点和所述目标搜索方向能够确定所述理想直线。
[0039]在一些实施例中，所述方法还包括：
[0040]构建所述方向向量组中的向量下标值与所述方向向量组对应的最小包围圆直径之间的函数关系；
[0041]其中，所述函数关系为D
cir
＝f(i,j)，所述函数为单凹曲面、有且仅有一个极小值点，f(i)和f(j)分别用于表示行函数和列函数，所述向量下标值越小，其对应的向量特征值越大；
[0042]基于所述行函数对每行进行并行化搜索；
[0043]基于所述列函数对每行中的列进行列搜索；
[0044]其中，所述列搜索包括：
[0045]分别计算出每行的函数值，所述函数值包括每行端点的函数值和每行中点的函数值，并从每行的函数值中选取出最小函数值；
[0046]将所述最小函数值对应的点作为起点，从所述起点开始、沿所述列的方向对起点两侧的点进行搜索，当当前搜索点对应的函数值与前次搜索点对应的函数值之差大于0，则跳出对该行的搜索。
[0047]本申请的又一实施例提供了一种基于迭代搜索的直线度测量装置，所述装置包括：
[0048]获取模块，用于对工件进行扫描，获取工件轮廓的点云数据，所述点云数据用于确定所述工件轮廓的凸包，所述凸包包括多个凸包顶点；
[0049]迭代搜索模块，用于对多个初始搜索方向进行迭本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于迭代搜索的直线度测量方法，其特征在于，所述方法包括：对工件进行扫描，获取工件轮廓的点云数据，所述点云数据用于确定所述工件轮廓的凸包，所述凸包包括多个凸包顶点；对多个初始搜索方向进行迭代搜索，得到目标搜索方向，所述凸包顶点和所述点云数据用于确定所述多个初始搜索方向所述初始搜索；所述目标搜索方向和所述点云数据用于确定所述工件轮廓的理想直线；根据所述点云数据和所述理想直线计算直线度。2.根据权利要求1所述的基于迭代搜索的直线度测量方法，其特征在于，所述对多个初始搜索方向进行迭代搜索，得到目标搜索方向，进一步包括：对多个初始搜索方向进行粗略搜索，得到多个待选粗略搜索方向以作为目标粗略搜索方向；对所述目标粗略搜索方向进行精确搜索，得到目标搜索方向。3.根据权利要求2所述的基于迭代搜索的直线度测量方法，其特征在于，对多个初始搜索方向进行粗略搜索，得到多个待选粗略搜索方向以作为目标粗略搜索方向，进一步包括：将凸包顶点投影到以每个所述初始搜索方向为法向的任意平面，并计算得到每个所述初始搜索方向对应的第一最小包围圆；设置第一搜索步长，基于所述第一搜索步长、第一搜索宽度和第一搜索长度确定包含多个第一向量的第一方向向量组，所述第一向量用于表示待选粗略搜索方向，所述第一最小包围圆的直径用于确定所述第一搜索宽度，所述初始搜索方向的有界长度用于确定所述第一搜索长度；在每个所述待选粗略搜索方向上对所述凸包顶点进行投影，并计算得到第二最小包围圆；选取直径最小的所述第二最小包围圆所对应的待选粗略搜索方向作为目标粗略搜索方向。4.根据权利要求3所述的基于迭代搜索的直线度测量方法，其特征在于，对所述目标粗略搜索方向进行精确搜索，得到目标搜索方向，进一步包括：将凸包顶点投影到以每个所述目标粗略搜索方向为法向的任意平面，并计算得到每个所述目标粗略搜索结果对应的第三最小包围圆；设置第二搜索步长，基于所述第二搜索步长、第二搜索宽度和第二搜索长度确定包含多个第二向量的第二方向向量组，所述第二向量用于表示待选精确搜索方向，所述第三最小包围圆的直径用于确定所述第二搜索宽度，所述目标粗略搜索方向的有界长度用于确定所述第二搜索长度；在每个所述待选精确搜索方向上对所述凸包顶点进行投影，并计算得到第四最小包围圆；遍历所述待选精确搜索方向，当连续两次搜索所得的第四最小包围圆的直径均小于阈值，则退出搜索，并取直径最小的第四最小包围圆所对应的候选精确搜索方向作为目标搜索方向。5.根据权利要求1所述的基于迭代搜索的直线度测量方法，其特征在于，所述凸包顶点和所述点云数据用于确定理想直线的多个初始搜索方向，进一步包括：
将所述点云数据和所述凸包顶点分别进行SVD分解，得到两个正交向量组，每个所述正交向量组包括多个方向向量；计算所...

【专利技术属性】
技术研发人员：文博，彭斌，
申请(专利权)人：深圳市凌云视迅科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：