基于轴孔类工件内孔成像的位姿检测方法技术

本发明专利技术公开了一种基于轴孔类工件内孔成像的位姿检测方法，该方法包括：采集工件的内孔图像，并确定内孔图像的椭圆参数，其中椭圆指向工件内孔；基于椭圆参数和工件内孔的半径，确定出工件内孔的两组位姿参数；判断工件内孔与采集单元之间的水平距离是否不大于第一距离阈值；若不大于，则基于内孔图像的椭圆在不同角度中的灰度均值，从两组位姿参数中确定真实位姿参数，得到位姿检测结果

【技术实现步骤摘要】
基于轴孔类工件内孔成像的位姿检测方法


[0001]本专利技术涉及检测设备应用领域，具体涉及一种基于轴孔类工件内孔成像的位姿检测方法
。

技术介绍

[0002]针对轴孔类零件，传统的表面质量检测大多数依靠人工借助工具进行挑拣，存在耗时
、
耗力
、
成本高的问题，加之缺陷检测的结果受制于检测人员的经验
、
主观意向等因素，导致表面缺陷检测的过程中存在着漏检
、
误检率较高的问题，这种传统的检测方式严重制约了生产效率
、
对制造质量控制带来了巨大挑战
。
随着智能制造时代的到来，产品质量检测日趋自动化，希望在提升生产效率的同时降低成本
。
在产品表面缺陷的自动化检测中，基于机器视觉进行缺陷检测，具有高检测效率
、
高自动化
、
不需人工干预，不依赖人工经验等优点，对提高和保证产品质量具有极为重要的意义
。
[0003]因此，当前，越来越多的复杂轴孔类零件采用视觉检测的方式，研发专用视觉检测设备，由于轴孔类零件内外结构较为复杂，检测项目多，尤其细长轴孔类零件，需要多工位进行视觉检测，因此常见测量方式有两种：第一种为成像装置固定，机械臂夹持工件移动；第二种为工件位置固定，机械臂带动成像装置移动
。
两种方式均可能导致相机镜头与工件相对位姿变动，需进行必要的位姿检测和位姿矫正
。
[0004]因此位姿检测对于提高复杂轴孔类零件多工位视觉表面缺陷检测效率，以及对于防止装配或检测过程中的碰伤
、
提高生产效率具有极为重要的理论意义和工程价值
。

技术实现思路

[0005]鉴于上述问题，提出了本专利技术以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一种基于轴孔类工件内孔成像的位姿检测方法
。
[0006]根据本专利技术的一个方面，提供一种基于轴孔类工件内孔成像的位姿检测方法，该方法包括：采集工件的内孔图像，并确定内孔图像的椭圆参数，其中椭圆指向工件内孔；基于椭圆参数和工件内孔的半径，确定出工件内孔的两组位姿参数；判断工件内孔与采集单元之间的水平距离是否大于第一距离阈值；若不大于第一距离阈值，则基于内孔图像的椭圆在不同角度中的灰度均值，从两组位姿参数中确定真实位姿参数，得到位姿检测结果
。
[0007]可选地，在根据本专利技术的基于轴孔类工件内孔成像的位姿检测方法中，其中，椭圆参数至少包括椭圆在图像坐标系下的中心点
、
长半轴
、
短半轴
、
倾斜角，位姿参数至少包括空间圆的圆心位置和圆心对应的法向量信息；以及基于椭圆参数和工件内孔的半径，确定出工件内孔的两组位姿参数，包括：以内孔图像的中心为原点，建立直角坐标系，作为图像坐标系；利用椭圆参数，在图像坐标系下，构建第一椭圆表达式；基于采集单元的成像原理，将第一椭圆表达式转换为在采集单元坐标系下的第二椭圆表达式；基于第二椭圆表达式和工件内孔的半径，得到工件内孔对应空间圆在采集单元坐标系下的两组位姿参数
。
[0008]可选地，在根据本专利技术的基于轴孔类工件内孔成像的位姿检测方法中，其中，判断
工件内孔与采集单元之间的水平距离是否大于第一距离阈值，包括：根据内孔图像的中心位置与椭圆的中心点的距离，确定工件内孔与采集单元之间的水平距离
。
[0009]可选地，在根据本专利技术的基于轴孔类工件内孔成像的位姿检测方法中，其中，还包括：若工件内孔与采集单元之间的水平距离大于第一距离阈值，则将采集单元沿预设方向水平移动预设距离再次采集工件的内孔图像；利用两次采集的内孔图像，通过基于角度约束的二义性去除方法，从所述两组位姿参数中确定工件的真实位姿参数，得到位姿检测结果
。
[0010]可选地，在根据本专利技术的基于轴孔类工件内孔成像的位姿检测方法中，其中，基于内孔图像的椭圆在不同角度中的灰度均值，从两组位姿参数中确定真实位姿参数，包括：以内孔图像的椭圆的中心点为原点，构建直角坐标系，并基于所述直角坐标系的象限区域将所述内孔图像对应划分为第一区域
、
第二区域
、
第三区域和第四区域；分别统计在第一区域和第二区域的第一灰度均值
、
第三区域和第四区域的第二灰度均值
、
第二区域和第三区域的第三灰度均值
、
以及第一区域和第四区域的第四灰度均值；基于第一灰度均值和第二灰度均值大小，确定第一法向量；基于第三灰度均值和第四灰度均值大小，确定第二法向量；基于所确定的第一法向量和第二法向量，从两组位姿参数中确定真实位姿参数
。
[0011]可选地，在根据本专利技术的基于轴孔类工件内孔成像的位姿检测方法中，其中，基于第一灰度均值和第二灰度均值大小，确定第一法向量，包括：若第一灰度均值大于第二灰度均值，则第一法向量的方向符为正；若第一灰度均值不大于第二灰度均值，则第一法向量的方向符为负
。
[0012]可选地，在根据本专利技术的基于轴孔类工件内孔成像的位姿检测方法中，其中，基于第三灰度均值和第四灰度均值大小，确定第二法向量，包括：若第三灰度均值大于第四灰度均值，则第二法向量的方向符为正；若第三灰度均值不大于第四灰度均值，则第二法向量的方向符为负
。
[0013]可选地，在根据本专利技术的基于轴孔类工件内孔成像的位姿检测方法中，其中，基于所确定的第一法向量和第二法向量，从两组位姿参数中确定真实位姿参数，包括：将两组位姿参数中，圆心对应的法向量方向与第一法向量
、
第二法向量方向均相同的一组位姿参数，作为真实位姿参数
。
[0014]可选地，在根据本专利技术的基于轴孔类工件内孔成像的位姿检测方法中，其中，判断第一灰度均值和第二灰度均值大小
、
第三灰度均值和第四灰度均值大小，确定工件内孔在采集单元坐标系下的真实法向量信息，包括：若第一灰度均值大于第二灰度均值，则真实位姿参数对应的第一法向量的方向符为正；若第一灰度均值不大于第二灰度均值，则真实位姿参数对应的第一法向量的方向符为负；若第三灰度均值大于第四灰度均值，则真实位姿参数对应的第二法向量的方向符为正；若第三灰度均值不大于第四灰度均值，则真实位姿参数对应的第二法向量的方向符为负
。
[0015]可选地，在根据本专利技术的基于轴孔类工件内孔成像的位姿检测方法中，其中，确定内孔图像的椭圆参数，包括：对内孔图像进行预处理，预处理包括图像滤波处理
、
无效区域去除
、
图像分割处理；从预处理后的图像中提取边缘轮廓信息，得到边缘轮廓点集；基于边缘轮廓点集，拟合出内孔图像的椭圆，以得到椭圆参数
。
[0016]可选地，在根据本专利技术的基于轴孔类工件内孔成像的位姿检测方法中，其中，从预
处理后的图像中提取边缘轮廓信息，得到边缘轮廓点集，包括：基本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
基于轴孔类工件内孔成像的位姿检测方法，所述方法包括：采集所述工件的内孔图像，并确定所述内孔图像的椭圆参数，其中椭圆指向工件内孔；基于所述椭圆参数和工件内孔的半径，确定出所述工件内孔的两组位姿参数；判断所述工件内孔与采集单元之间的水平距离是否大于第一距离阈值；若不大于所述第一距离阈值，则基于内孔图像的椭圆在不同角度中的灰度均值，从所述两组位姿参数中确定真实位姿参数，得到位姿检测结果
。2.
如权利要求1所述的方法，其中，椭圆参数至少包括椭圆在图像坐标系下的中心点
、
长半轴
、
短半轴
、
倾斜角，所述位姿参数至少包括空间圆的圆心位置和圆心对应的法向量信息；以及基于所述椭圆参数和工件内孔的半径，确定出所述工件内孔的两组位姿参数，包括：以所述内孔图像的中心为原点，建立直角坐标系，作为所述图像坐标系；利用所述椭圆参数，在所述图像坐标系下，构建第一椭圆表达式；基于采集单元的成像原理，将所述第一椭圆表达式转换为在采集单元坐标系下的第二椭圆表达式；基于所述第二椭圆表达式和工件内孔的半径，得到所述工件内孔对应空间圆在所述采集单元坐标系下的两组位姿参数
。3.
如权利要求2所述的方法，其中，判断所述工件内孔与采集单元之间的水平距离是否大于第一距离阈值，包括：根据所述内孔图像的中心位置与所述椭圆的中心点的距离，确定所述工件内孔与采集单元之间的水平距离
。4.
如权利要求1所述的方法，其中，还包括：若所述工件内孔与采集单元之间的水平距离大于第一距离阈值，则将所述采集单元沿预设方向水平移动预设距离并再次采集所述工件的内孔图像；利用两次采集的内孔图像，通过基于角度约束的二义性去除方法，从所述两组位姿参数中确定所述工件的真实位姿参数，得到位姿检测结果
。5.
如权利要求1所述的方法，其中，所述基于内孔图像的椭圆在不同角度中的灰度均值，从所述两组位姿参数中确定真实位姿参数，包括：以所述内孔图像的椭...

【专利技术属性】
技术研发人员：李蓉，王华建，刘坚，索鑫宇，周飞滔，陈宁，
申请(专利权)人：湖南大学，
类型：发明
国别省市：