CN108120427A - 一种非接触式不规则物体的测量方法及*** - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种非接触式不规则物体的测量方法及***，该测量方法，包括如下步骤：S1：不规则物体图形采集；S2：不规则物体三维模型重建；S3：不规则物体中心线提取，由S2中所获得的该不规则物体的三维点云数据进行封装对其进行三角面片化并进一步进行实体化，以得到该不规则物体的三维实体模型，并从该三维实体模型中提取中心线数据；或者，对S2中所获得的三维点云数据分段切割，并对其截面上的各点进行圆拟合并得到各个截面圆的圆心，所得的各截面圆的圆心即为该不规则物体中心线上一系列的离散点，然后对这些离散点用最小二乘法进行曲线拟合，以提取出中心线数据；S4：将不规则物体进行多次翻转，并重复步骤S1至S3，直到完成所有部位的测量。
Description
技术领域
本发明涉及一种非接触式不规则物体的测量方法及***。
背景技术
不规则物体作为工业各领域广泛应用的重要零部件，在车辆、石油、化工、航海、航空和核工业等领域具有重要的用途，其质量的好坏可能直接影响到整台机器或设备是否能够正常安全的运行。因此，在不规则物体管实际生产中，如何能高效、准确的测量所产不规则物体的各项参数是否满足设计要求，具有重要的意义。
不规则物体成形是一个集材料非线性、几何非线性和边界条件非线性于一体的复杂过程，该过程影响因素复杂、成形质量难以控制。目前，在航空、航天等复杂军工产品研制生产中，成形后的不规则物体测量是保证管路制造质量和实现精确无应力装配的不可缺少的最有效、最直接的手段。
目前不规则物体加工厂多依靠人工利用卡尺、量角器等测量器具或三坐标测量仪进行尺寸参数测量。但利用常规测量器具进行测量，不仅工作效率低、测量精度差且多与工人的测量经验有关，而三坐标测量仪虽然技术发展较成熟、测量精度较高但其实质是测量被测件表面一系列点集的三维坐标，因此其测量工作量大、效率也较低，且其设备价格往往较高。
目前，现有方法仅能得出不规则物体图像的数据及该图像的中心线，但无法得出不规则物体的实际状况；另外，该方法由于需要先得到二位图像，再得到中心线，所以，耗时较长。其方法尤其对于不规则物体表面存在形变时，二维中心线提取误差较大，且其需要先提取二维中心线再拟合三维中心线，计算复杂，误差较大。
发明内容
本发明的目的在于提供非接触式不规则物体的测量方法，其可以直接得出不规则物体的中心线，相比传统测量方法可大幅度提高测量速度和精度。
为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：一种非接触式不规则物体的测量方法，包括如下步骤：
S1：不规则物体图形采集，利用相机拍摄不规则物体在同一位姿上的照片；
S2：不规则物体三维模型重建，根据双目视觉三角测量原理通过采集到的不规则物体图形得到整个不规则物体的表面的点云三维信息以形成该不规则物体的三维点云数据；
S3：不规则物体中心线提取，通过第一模块测量方式或第二模块测量方式提取不规则物体的中心线；所述第一模块测量方式为：由S2中所获得的该不规则物体的三维点云数据进行封装对其进行三角面片化并进一步进行实体化，以得到该不规则物体的三维实体模型，并从该三维实体模型中提取中心线数据；所述第二模块测量方式为：对S2中所获得的三维点云数据分段切割，并对其截面上的各点进行圆拟合并得到各个截面圆的圆心，所得的各截面圆的圆心即为该不规则物体中心线上一系列的离散点，然后对这些离散点用最小二乘法进行曲线拟合，以提取出中心线数据；
S4：将不规则物体进行多次翻转，并重复步骤S1至S3，直到完成所有部位的测量。
进一步的：在S1前还包括，多个相机标定，通过在测量视场中布置标志点来标定多个相机的内部参数和外部参数。
进一步的：在S1中，多个相机同步拍摄该不规则物体在同一位姿上的照片。
进一步的：在S3中，在进行分段切割时，不规则物体的拐点及靠近不规则物体的拐点的区域的分段间隔小于不规则物体的直线部位的分段间隔。
进一步的：在S3中，当采用所述第二模块测量方式获得不规则物体的中心线数据后，再对各个截面圆所得的半径求取其平均值，利用所得的中心线数据及半径值进行扫略式三维实体重建，以得到该不规则物体的三维实体模型。
进一步的：在所述非接触式不规则物体的测量方法还包括：
将某一不规则物体所获得的中心线数据、三维实体模型及三维点云数据标记为标准数据保存；
设定偏差值参数；
对其他不规则物体采用第二模块测量方式测量，以获得该其他不规则物体的中心线数据、三维实体模型及三维点云数据，将该其他不规则物体的中心线数据、三维实体模型及三维点云数据标记为比对数据；
将比对数据与标准数据进行对比，并参考设定偏差参数进行比对分析；若比对数据与标准数据的偏差值在偏差参数的范围内，则该其他不规则物体被判定为合格；若比对数据与标准数据的偏差值在偏差参数的范围外，则该其他不规则物体被判定为不合格。
进一步的：当该其他不规则物体被判定为合格时，则将该判定结果标定为一种特定的颜色；当该其他不规则物体被判定为不合格时，则将该判定结果标定为另一种特定的颜色。
进一步的：可同时对至少两根不规则物体采用第二模块测量方式进行测量。
进一步的：在S2与S3之间包括：选择第一模块测量方式或第二模块测量方式。
本发明还提供了一种非接触式不规则物体的测量***，采用上述非接触式不规则物体的测量方法。
本发明的有益效果在于：由于本发明的非接触式不规则物体的测量方法利用标定好的多个相机拍摄不规则物体在同一位姿上的照片，根据双目视觉三角测量原理通过采集到的不规则物体图形得到整个不规则物体的表面的点云三维信息以形成该不规则物体的三维点云数据，然后通过第一模块测量方式或第二模块测量方式提取不规则物体的中心线，从而可以直接得出不规则物体的中心线，相比传统测量方法可大幅度提高测量速度和精度。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。
附图说明
图1为本发明一实施例所示的非接触式不规则物体的测量方法的流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
请参见图1，本发明所示的一种非接触式不规则物体的测量方法用于非接触式不规则物体的测量***，该***用于非接触式不规则物体的测量设备。所述测量设备包括主体框架、布置在主体框架内的多个相机、导光板及多个LED白光光源，该主体框架包括用以放置被测量物(在本实施例中为不规则物体)的测量视场，多个相机布置在测量视场内，多个相机位于测量视场的上方。导光板位于测量视场的后侧，多个LED白光光源均匀布置于主体框架的导光板后侧，从而使测量视场形成一个光照均匀的空间，使得拍摄到的不规则物体的图像不会产生阴影。所述非接触式不规则物体的测量方法包括以下步骤：
S1：不规则物体图形采集，利用相机拍摄不规则物体在同一位姿上的照片；
S2：不规则物体三维模型重建，根据双目视觉三角测量原理通过采集到的不规则物体图形得到整个不规则物体的表面的点云三维信息以形成该不规则物体的三维点云数据；
S3：不规则物体中心线提取，通过第一模块测量方式或第二模块测量方式提取不规则物体的中心线；所述第一模块测量方式为：由步骤S2中所获得的该不规则物体的三维点云数据进行封装对其进行三角面片化并进一步进行实体化，以得到该不规则物体的三维实体模型，并从该三维实体模型中提取中心线数据；所述第二模块测量方式为：对步骤S2中所获得的三维点云数据分段切割，并对其截面上的各点进行圆拟合并得到各个截面圆的圆心，所得的各截面圆的圆心即为该不规则物体中心线上一系列的离散点，然后对这些离散点用最小二乘法进行曲线拟合，以提取出中心线数据；
S4：将不规则物体进行多次翻转，并重复步骤S1至S3，直到完成所有部位的测量。
在本发明中，在步骤S1前还包括，多个相机标定，通过在测量视场中布置标志点来标定多个相机的内部参数和外部参数。在步骤S1中，多个相机同步拍摄该不规则物体在同一位姿上的照片。在步骤S3中，在进行分段切割时，不规则物体的拐点及靠近不规则物体的拐点的区域的分段间隔小于不规则物体的直线部位的分段间隔。在步骤S3中，当采用所述第二模块测量方式获得不规则物体的中心线数据后，再对各个截面圆所得的半径求取其平均值，利用所得的中心线数据及半径值进行扫略式三维实体重建，以得到该不规则物体的三维实体模型。
在本发明中，在所述非接触式不规则物体的测量方法还包括：
将某一不规则物体所获得的中心线数据、三维实体模型及三维点云数据标记为标准数据保存；
设定偏差值参数；
对其他不规则物体采用第二模块测量方式测量，以获得该其他不规则物体的中心线数据、三维实体模型及三维点云数据，将该其他不规则物体的中心线数据、三维实体模型及三维点云数据标记为比对数据；
将比对数据与标准数据进行对比，并参考设定偏差参数进行比对分析；若比对数据与标准数据的偏差值在偏差参数的范围内，则该其他不规则物体被判定为合格；若比对数据与标准数据的偏差值在偏差参数的范围外，则该其他不规则物体被判定为不合格。
其中，当该其他不规则物体被判定为合格时，则将该判定结果标定为一种特定的颜色；当该其他不规则物体被判定为不合格时，则将该判定结果标定为另一种特定的颜色。并且，可同时对至少两根不规则物体采用第二模块测量方式进行测量。
其中，在S2与S3之间包括：选择第一模块测量方式或第二模块测量方式。
综上所述：由于上述非接触式不规则物体的测量方法利用标定好的多个相机拍摄不规则物体在同一位姿上的照片，根据双目视觉三角测量原理通过采集到的不规则物体图形得到整个不规则物体的表面的点云三维信息以形成该不规则物体的三维点云数据，然后通过第一模块测量方式或第二模块测量方式提取不规则物体的中心线，从而可以直接得出不规则物体的中心线，相比传统测量方法可大幅度提高测量速度和精度。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种非接触式不规则物体的测量方法，其特征在于，所述测量方法包括如下步骤：
S1：不规则物体图形采集，利用相机拍摄不规则物体在同一位姿上的照片；
S2：不规则物体三维模型重建，根据双目视觉三角测量原理通过采集到的不规则物体图形得到整个不规则物体的表面的点云三维信息以形成该不规则物体的三维点云数据；
S3：不规则物体中心线提取，通过第一模块测量方式或第二模块测量方式提取不规则物体的中心线；所述第一模块测量方式为：由步骤S2中所获得的该不规则物体的三维点云数据进行封装对其进行三角面片化并进一步进行实体化，以得到该不规则物体的三维实体模型，并从该三维实体模型中提取中心线数据；所述第二模块测量方式为：对步骤S2中所获得的三维点云数据分段切割，并对其截面上的各点进行圆拟合并得到各个截面圆的圆心，所得的各截面圆的圆心即为该不规则物体中心线上一系列的离散点，然后对这些离散点用最小二乘法进行曲线拟合，以提取出中心线数据；
S4：将不规则物体进行多次翻转，并重复步骤S1至S3，直到完成所有部位的测量。
2.如权利要求1所述的非接触式不规则物体的测量方法，其特征在于，在步骤S1前还包括，多个相机标定，通过在测量视场中布置标志点来标定多个相机的内部参数和外部参数。
3.如权利要求1或2所述的非接触式不规则物体的测量方法，其特征在于，在步骤S1中，多个相机同步拍摄该不规则物体在同一位姿上的照片。
4.如权利要求1所述的非接触式不规则物体的测量方法，其特征在于，在步骤S3中，在进行分段切割时，不规则物体的拐点及靠近不规则物体的拐点的区域的分段间隔小于不规则物体的直线部位的分段间隔。
5.如权利要求1所述的非接触式不规则物体的测量方法，其特征在于，在步骤S3中，当采用所述第二模块测量方式获得不规则物体的中心线数据后，再对各个截面圆所得的半径求取其平均值，利用所得的中心线数据及半径值进行扫略式三维实体重建，以得到该不规则物体的三维实体模型。
6.如权利要求5所述的非接触式不规则物体的测量方法，其特征在于，在所述非接触式不规则物体的测量方法还包括：
将某一不规则物体所获得的中心线数据、三维实体模型及三维点云数据标记为标准数据保存；
设定偏差值参数；
对其他不规则物体采用第二模块测量方式测量，以获得该其他不规则物体的中心线数据、三维实体模型及三维点云数据，将该其他不规则物体的中心线数据、三维实体模型及三维点云数据标记为比对数据；
将比对数据与标准数据进行对比，并参考设定偏差参数进行比对分析；若比对数据与标准数据的偏差值在偏差参数的范围内，则该其他不规则物体被判定为合格；若比对数据与标准数据的偏差值在偏差参数的范围外，则该其他不规则物体被判定为不合格。
7.如权利要求6所述的非接触式不规则物体的测量方法，其特征在于，当该其他不规则物体被判定为合格时，则将该判定结果标定为一种特定的颜色；当该其他不规则物体被判定为不合格时，则将该判定结果标定为另一种特定的颜色。
8.如权利要求1或5或6所述的非接触式不规则物体的测量方法，其特征在于，可同时对至少两根不规则物体采用第二模块测量方式进行测量。
9.如权利要求1所述的非接触式不规则物体的测量方法，其特征在于，在S2与S3之间包括：选择第一模块测量方式或第二模块测量方式。
10.一种非接触式不规则物体的测量***，其特征在于，所述非接触式不规则物体的测量***采用如权利要求1至9项中任意一项所述的非接触式不规则物体的测量方法。
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