【技术实现步骤摘要】
一种基于三维点云的空间孔位对接方法
[0001]本专利技术涉及图像处理的
，尤其涉及一种基于三维点云的空间孔位对接方法。
技术介绍
[0002]在车辆、机械、航空航天等领域，自动化制造与装配逐渐成为快速大批量生产的主流模式。以工业机器人、数控机床为主的自动化装备在作业过程中，主要依赖零部件表面的连接孔，孔的检测与定位精度会影响自动化连接的质量。对于整体零件来说，孔质量的主要评估指标是孔位和法向，传统的基准孔位检测使用三坐标测量仪，测量出各孔位的坐标尺寸，这种检测方法成本高、效率低，容易损坏被测工件。或者采用专用检具对各个孔的尺寸、形位进行检测，每种零件检测均需制作相应的高精度检具，耗时且成本较高。另外还有采用游标卡尺等检验工具进行人工检测，该方法受人的主观因素影响较大，检测的精度跟效率均不高。随着机器视觉和光电子测量技术的发展，孔的高精度、自动化与非接触测量检测逐渐成为相关领域研究和应用的热点问题。
[0003]基于视觉测量的检测技术具有检测精度高、柔性好、速度快等优点，在基准孔检测方面得到了广泛的应用。目前，...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于三维点云的空间孔位对接方法，其特征在于：其包括以下步骤：(1)利用3D扫描仪获取待测部件的初始点云信息；(2)采用点云导向滤波器对获取的点云进行滤波降噪处理；(3)将三维点云转化为网格二值图像，经过形态学闭运算和边缘检测提取圆孔轮廓，并对边缘轮廓进行拟合得到二维圆孔数据，最后将二维数据映射回三维坐标系中，得到三维点云圆孔数据；(4)根据得到的三维点云圆孔数据，利用空间几何关系，求得对接端相对于被对接端的偏转角度，从而调整对接角度，实现空间孔位的自动化对接；其中步骤(2)包括以下分步骤：(2.1)在三维点周围，假设一个局部线性模型:q
i
＝A
k
p
i
+b
k
其中，q
i
是滤波后输出的三维点，p
i
是当前需要滤波的点，A
k
是一个3*3矩阵，b
k
是一个3*1向量；(2.2)在保持线性模型的同时使q和p之间的差异最小化，使线性模型拥有最小重构残差：(2.3)解决上述优化问题后，得到:A
k
＝∑
i
(∑
i
+∈I)
‑1b
k
＝μ
i
‑
A
k
μ
i
其中，∑
i
是p
i
及其邻域内所有点组成的3*3协方差矩阵，I是单位矩阵,μ
i
是p
i
及其邻域内所有点的均值。2.根据权利要求1所述的基于三维点云的空间孔位对接方法，其特征在于：所述步骤(1)中，3D扫描仪一共有3个摄像头，中间是一个RGB摄像头，用来获取800*600的彩色图像，以秒为单位获取帧图像，两边的是两个深度传感器，左侧的是红外线发射器，右侧的是红外线接收器，用来检测对象的相对位置。3.根据权利要求2所述的基于三维点云的空间孔位对接方法，其特征在于：所述步骤(2)中，平滑作用的强弱通过调节邻域搜索时的半径r和∈来改变。4.根据权利要求3所述的基于三维点云的空间孔位对接方法，其特征在于：所述步骤(2)中，根据获取的点云模型对其进行1
‑
3次的导向滤波。5.根据权利要求4所述的基于三维点云的空间孔位对接方法，其特征在于：所述步骤(3)的将三维点云转化为网格二值图像包括以下分步骤：(a.1)获取点云数据边界，点云数据边界是x y z的最大和最小值；(a.2)根据点云数据边界建立水平格网，将每个格网单元编号；(a.3)根据格网大小创建一个相同大小的空白图像，计算每个点在x z上的像素格网索引，并将有点的像素格网赋值为白色。6.根据权利要...
【专利技术属性】
技术研发人员：宋席发，苏杰，李杨，吴雪静，韩笑，王宏宇，杜朋，王喜斌，王峻红，赵妙颖，宋云红，杨惠桢，田子毅，王润，陈文泽，
申请(专利权)人：北华航天工业学院，
类型：发明
国别省市：
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