【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及光学测量，具体涉及一种基于三轴坐标转换与单目视觉融合的钣金孔洞定位尺寸检测方法。
技术介绍
1、现阶段钣金零件尺寸检测的方法主要有人工测量、光学测量、三维测量三种。其中人工测量是通过使用手持测量工具如卡尺、千分尺、量规等根据零件的设计图纸或要求进行定位定形尺寸的比对和检查。人工测量简单易行，适用于小批量生产和简单形状的零件。
2、光学测量是一种使用光学原理和技术来获取目标物体的尺寸、形状、表面特征等信息的测量方法。它通常使用光学仪器设备来进行测量，例如通过光学相机拍摄目标物体的图像，分析图像中的特征来获取物体的尺寸、形状等信息。光学测量精度高、效率高，适用于高精度要求和大批量检测任务的零件。三维测量则是使用三维测量仪器如激光扫描仪、三坐标测量机等对钣金零件进行三维尺寸测量和检查。其通过测量物体在三维空间中的坐标位置，来获取物体的形状、尺寸和位置等相关数据这种方法具有高精度、全面性和自动化程度高等特点，适用于复杂几何形状和高精度要求的零件。
3、随着自动化领域兴起，大批量零件检测需求愈发强烈。由于人工测量精度有限、效率有限、人为误差较大。只适合小批量的零件检测。三维测量检测速度较慢、设备成本较高、对环境要求高、操作复杂、需要专业人员操作。无法满足大批量检测任务。光学测量虽然测量精度高，适用于大批量检测任务的零件。但光学测量存在着光学仪器资金昂贵、现场使用环境的光照、温度、振动等限制条件、设备几何安装精度和三轴控制精度等硬件精度要求高等缺点。
技术实现思路p>
1、针对现有的情况，本专利技术目的在于降低了设备几何精度、三轴定位精度等硬件误差对图像检测质量的影响，提供一种基于三轴坐标转换与单目视觉融合的钣金孔洞定位尺寸检测方法。
2、为了实现上述技术效果，本专利技术提供基于三轴坐标转换与单目视觉融合的钣金孔洞定位尺寸检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
3、步骤1，钣金零件图像采集：
4、以三轴坐标系中x/y/z轴坐标原点为起点，调整相机在z轴的高度，根据钣金零件大小设置相机在x轴、y轴方向的移动步长l，采集钣金零件图像；
5、步骤2，钣金零件图像处理：
6、对采集到的第一张钣金零件图像进行轮廓检测，输出第一张钣金零件左上角的坐标点，将此坐标点作为钣金零件的测量原点，同时输出第一张钣金零件的左边界与y轴方向的倾斜角度α；
7、步骤3，钣金零件孔洞特征提取：
8、对所有采集到的钣金零件图像进行检测预处理，提取钣金零件的孔洞轮廓信息，得到孔洞轮廓的最小面积矩形，将最小面积矩形的中心作为孔洞的特征中心；
9、步骤4，钣金零件孔洞特征筛选：
10、对含有多重轮廓的孔洞进行筛选，去除定位尺寸误差大的轮廓，保留定位尺寸误差最小的轮廓；
11、步骤5，钣金零件交叉特征构造：
12、根据左右、上下相邻两张图像的重叠信息，筛选出相邻两张图像相对于钣金零件测量原点重合的孔洞，将重合孔洞作为相邻图像的交叉特征；
13、步骤6，钣金零件孔洞尺寸筛选：
14、筛选定位尺寸误差大的交叉特征，去除重复交叉特征对检测结果的干扰；
15、步骤7，钣金零件孔洞坐标转换：
16、求出每张图像中所有非交叉特征的孔洞相对于其所在图像交叉特征的相对坐标，根据孔洞相对坐标、所有交叉特征的定位坐标，计算图像中孔洞相对于三轴坐标原点的绝对坐标；
17、步骤8，钣金零件孔洞坐标生成：
18、生成检测数据报告，对图像进行拼接输出可视化图像。
19、所述步骤1中钣金零件图像采集中，相机在x轴、y轴移动的步长l需根据现场零件尺寸大小进行设置，以保证左右、上下相邻图像具有重叠区域，且重叠区域中至少包含一个孔洞。
20、所述步骤2钣金零件图像处理中，采用霍夫直线检测第一张钣金零件图像内零件的上边界和左边界，根据两个边界计算其交点作为钣金零件的测量原点，同时计算出钣金零件左边界相对于竖直方向的倾斜角度α，其中倾斜角度是通过霍夫直线检测到的直线弧度转换得到。
21、所述步骤3钣金零件孔洞特征提取中，对采集图像进行灰度化、二值化、形态学腐蚀膨胀预处理，去除环境光线、零件材质、设备振动因素对采集图像的影响；对预处理图像进行检测获取所有孔洞的轮廓信息，根据轮廓信息计算最小面积矩形，并根据轮廓的矩形参数计算最小面积矩形的几何中心。
22、所述步骤4钣金零件孔洞特征筛选中，首先根据步骤3中获取的孔洞的最小面积矩形参数计算钣金孔洞的定形尺寸和定位坐标信息，再计算孔洞粗定位坐标，循环对比由最小面积矩形计算得到的孔洞信息和孔洞粗定位坐标，误差阈值设为0.4～0.6mm，筛选出与孔洞粗定位坐标误差最小的最小面积矩形；第n张图像中某一孔洞粗定位坐标的计算方法如下：
23、x＝xr+nxlx
24、y＝yr+nyly
25、其中，x、y为孔洞粗定位的绝对坐标，是以第一张图测量原点为参照；xr和yr为某一孔洞在第n张图中的相对坐标，是以孔洞所在图像左上角为参照，lx和ly分别为图像采集时在x和y方向的移动步长；nx和ny为图像采集时在x和y方向的移动步长总数。
26、所述步骤5钣金零件交叉特征构造中，针对左右、上下相邻两张图像，采用孔洞粗定位坐标的计算方法，计算出相邻图像中所有孔洞的粗定位坐标；用相邻两图形中左图的所有孔洞逐个遍历右图中的所有孔洞，并将孔洞粗定位绝对坐标两两相减，将左图和右图中粗定位绝对坐标误差小于0.5mm的孔洞作为交叉特征。
27、所述步骤6钣金零件孔洞尺寸筛选，由于在相邻的两张图中可能存在重复交叉特征，根据孔洞最小面积矩形计算孔洞的定形尺寸，将孔洞定形尺寸与理论值对比，筛选定形尺寸绝对误差最小的交叉孔洞作为唯一交叉特征。
28、所述步骤7钣金零件孔洞坐标转换中，首先根据两点之间距离公式以及两孔洞的定位尺寸信息求出每张图像中其他孔洞相对于其所在图像唯一交叉特征的直线距离l，以及直线l的水平和竖直距离，通过此距离求出直线l在竖直方向的夹角β，再根据步骤2中计算的零件角度α，计算出孔洞和交叉特征之间的相对于零件上边界和左边界的相对距离，其中α角度由步骤2得到，β角度通过两孔洞的定位尺寸坐标在x，y轴相减取绝对值可得到直线l的水平和竖直长度，再通过余弦定理计算得到，两个角度均作为已知条件运用到转换方法中；相邻图像中某一孔洞与唯一交叉特征的坐标转换计算方法如下：
29、xt＝l*sin(180-α+β)
30、yt＝l*cos(180-α+β)
31、其中，xt、yt为孔洞坐标转换的绝对坐标，以第一张图坐标原点为参照，l为某一特征与唯一交叉特征的直线距离，α为零件左边界相较于竖直的旋转角度，β为竖直线与直线l之间的夹角。
32、所述步骤8中钣金零件孔洞数据生成，对所有采集图像按相机拍照顺序进行拼接，生成一本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.基于三轴坐标转换与单目视觉融合的钣金孔洞定位尺寸检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于三轴坐标转换与单目视觉融合的钣金孔洞定位尺寸检测方法，其特征在于，所述步骤1中钣金零件图像采集中，相机在X轴、Y轴移动的步长L需根据现场零件尺寸大小进行设置，以保证左右、上下相邻图像具有重叠区域，且重叠区域中至少包含一个孔洞。
3.根据权利要求1所述的基于三轴坐标转换与单目视觉融合的钣金孔洞定位尺寸检测方法，其特征在于，所述步骤2钣金零件图像处理中，采用霍夫直线检测第一张钣金零件图像内零件的上边界和左边界，根据两个边界计算其交点作为钣金零件的测量原点，同时计算出钣金零件左边界相对于竖直方向的倾斜角度α，其中倾斜角度是通过霍夫直线检测到的直线弧度转换得到。
4.根据权利要求1所述的基于三轴坐标转换与单目视觉融合的钣金孔洞定位尺寸检测方法，其特征在于，所述步骤3钣金零件孔洞特征提取中，对采集图像进行灰度化、二值化、形态学腐蚀膨胀预处理，去除环境光线、零件材质、设备振动因素对采集图像的影响；对预处理图像进行检测获取所有孔洞的轮廓信息，
5.根据权利要求1所述的基于三轴坐标转换与单目视觉融合的钣金孔洞定位尺寸检测方法，其特征在于，所述步骤4钣金零件孔洞特征筛选中，首先根据步骤3中获取的孔洞的最小面积矩形参数计算钣金孔洞的定形尺寸和定位坐标信息，再计算孔洞粗定位坐标，循环对比由最小面积矩形计算得到的孔洞信息和孔洞粗定位坐标，误差阈值设为0.4～0.6mm，筛选出与孔洞粗定位坐标误差最小的最小面积矩形；第N张图像中某一孔洞粗定位坐标的计算方法如下：
6.根据权利要求1所述的基于三轴坐标转换与单目视觉融合的钣金孔洞定位尺寸检测方法，其特征在于，所述步骤5钣金零件交叉特征构造中，针对左右、上下相邻两张图像，采用孔洞粗定位坐标的计算方法，计算出相邻图像中所有孔洞的粗定位坐标；用相邻两图形中左图的所有孔洞逐个遍历右图中的所有孔洞，并将孔洞粗定位绝对坐标两两相减，将左图和右图中粗定位绝对坐标误差小于0.5mm的孔洞作为交叉特征。
7.根据权利要求1所述的基于三轴坐标转换与单目视觉融合的钣金孔洞定位尺寸检测方法，其特征在于，所述步骤6钣金零件孔洞尺寸筛选，由于在相邻的两张图中可能存在重复交叉特征，根据孔洞最小面积矩形计算孔洞的定形尺寸，将孔洞定形尺寸与理论值对比，筛选定形尺寸绝对误差最小的交叉孔洞作为唯一交叉特征。
8.根据权利要求1所述的基于三轴坐标转换与单目视觉融合的钣金孔洞定位尺寸检测方法，其特征在于，所述步骤7钣金零件孔洞坐标转换中，首先根据两点之间距离公式以及两孔洞的定位尺寸信息求出每张图像中其他孔洞相对于其所在图像唯一交叉特征的直线距离l，以及直线l的水平和竖直距离，通过此距离求出直线l在竖直方向的夹角β，再根据步骤2中计算的零件角度α，计算出孔洞和交叉特征之间的相对于零件上边界和左边界的相对距离，其中α角度由步骤2得到，β角度通过两孔洞的定位尺寸坐标在X，Y轴相减取绝对值可得到直线l的水平和竖直长度，再通过余弦定理计算得到，两个角度均作为已知条件运用到转换方法中；相邻图像中某一孔洞与唯一交叉特征的坐标转换计算方法如下：
9.根据权利要求1所述的基于三轴坐标转换与单目视觉融合的钣金孔洞定位尺寸检测方法，其特征在于，所述步骤8中钣金零件孔洞数据生成，对所有采集图像按相机拍照顺序进行拼接，生成一张完整零件图像，再通过坐标转换后的定位信息和检测轮廓信息输出检测数据报告。
...【技术特征摘要】
1.基于三轴坐标转换与单目视觉融合的钣金孔洞定位尺寸检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于三轴坐标转换与单目视觉融合的钣金孔洞定位尺寸检测方法，其特征在于，所述步骤1中钣金零件图像采集中，相机在x轴、y轴移动的步长l需根据现场零件尺寸大小进行设置，以保证左右、上下相邻图像具有重叠区域，且重叠区域中至少包含一个孔洞。
3.根据权利要求1所述的基于三轴坐标转换与单目视觉融合的钣金孔洞定位尺寸检测方法，其特征在于，所述步骤2钣金零件图像处理中，采用霍夫直线检测第一张钣金零件图像内零件的上边界和左边界，根据两个边界计算其交点作为钣金零件的测量原点，同时计算出钣金零件左边界相对于竖直方向的倾斜角度α，其中倾斜角度是通过霍夫直线检测到的直线弧度转换得到。
4.根据权利要求1所述的基于三轴坐标转换与单目视觉融合的钣金孔洞定位尺寸检测方法，其特征在于，所述步骤3钣金零件孔洞特征提取中，对采集图像进行灰度化、二值化、形态学腐蚀膨胀预处理，去除环境光线、零件材质、设备振动因素对采集图像的影响；对预处理图像进行检测获取所有孔洞的轮廓信息，根据轮廓信息计算最小面积矩形，并根据轮廓的矩形参数计算最小面积矩形的几何中心。
5.根据权利要求1所述的基于三轴坐标转换与单目视觉融合的钣金孔洞定位尺寸检测方法，其特征在于，所述步骤4钣金零件孔洞特征筛选中，首先根据步骤3中获取的孔洞的最小面积矩形参数计算钣金孔洞的定形尺寸和定位坐标信息，再计算孔洞粗定位坐标，循环对比由最小面积矩形计算得到的孔洞信息和孔洞粗定位坐标，误差阈值设为0.4～0.6mm，筛选出与孔洞粗定位坐标误差最小的最小面积矩形；第n张图像中某一孔洞粗定位坐标的计算方法如下：
6.根据权利要求1所述的基于三轴坐...
【专利技术属性】
技术研发人员：付君健，曹阳，耿照俊，孟令盼，张晶，
申请(专利权)人：三峡大学，
类型：发明
国别省市：
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