[发明专利]基于视觉测量的电梯导轨垂直度检测装置和检测方法

权利要求书

1.一种基于视觉测量的电梯导轨垂直度检测装置，其特征在于该装置包括垂直度检测机器人(2)、载物台(3)、发光圆环(4)、摄像机(5)和计算机(6)，所述的垂直度检测机器人(2)设置在待测电梯导轨(1)上，携带垂直于电梯导轨(1)安装的载物台(3)上的发光圆环(4)沿着导轨(1)自主运行，在所述的发光圆环(4)的正下方安装所述的摄像机(5)，该摄像机(5)竖直向上对准所述的发光圆环(4)，所述的摄像机(5)的输出端与所述的计算机(6)相连。

2.利用权利要求1所述的检测装置对电梯导轨垂直度的检测方法，其特征在于该方法包括下列步骤：

①将所述的垂直度检测机器人(2)、载物台(3)、发光圆环(4)安装在待测的电梯导轨(1)上，保障所述的发光圆环(4)水平，在所述的发光圆环(4)的正下方安装所述的摄像机(5)，竖直向上对准所述的发光圆环(4)，所述的摄像机(5)的输出端与所述的计算机(6)相连；

②对摄像机(5)进行标定，确定摄像机内部参数和一阶径向畸变参数，建立发光圆环的成像模型，得到发光圆环圆心的坐标(x₀ y₀)和成像椭圆中心坐标(m₀ n₀)之间的关系式为：x0y01=z0fdx0u00dyv0001-1m0n01]]>

其中：z₀为发光圆环的高度，f为摄像机的有效焦距，(m₀ n₀)为发光圆环的图像拟合椭圆的中心坐标；(x₀、y₀)为发光圆环的圆心坐标；d_x和d_y为图像平面上单位距离上的像素数，(u₀，v₀)为摄像机光轴与图像平面的交点，即光心在图像坐标系中的坐标，f为摄像机的有效焦距；

③所述的垂直度检测机器人(2)在接收单片机控制系统的指令后开始运行，并使发光圆环(4)通电发光，在单片机控制系统的控制下，所述的垂直度检测机器人(2)沿待测电梯由下而上平稳地运行时，所述的摄像机(5)采集一系列发光圆环的图像并存入所述的计算机(6)；

④计算机首先对所述的一系列发光圆环的图像进行预处理，获得第i个发光圆环的图像拟合椭圆的中心坐标(m_i n_i)；

⑤计算机根据机器人的运行速度和图像帧频率获取第i个发光圆环的高度z_i，根据所述的第i个发光圆环的图像拟合椭圆的中心坐标(m_i n_i)利用下式计算相应的发光圆环圆心坐标(x_i、y_i)的数值：

xiyi1=zifdx0u00dyv0001-1mini1;]]>

其中：(m_i n_i)为发光圆环的图像拟合椭圆的中心坐标；(x_i、y_i)为第i个发光圆环圆心坐标的数值；d_x和d_y为图像平面上单位距离上的像素数，(u₀，v₀)为摄像机光轴与图像平面的交点，即光心在图像坐标系中的坐标，z_i为发光圆环的高度，f为摄像机的有效焦距，I为一系列发光圆环图像的序号；

⑥x_i、y_i的值分别反映电梯导轨在z_i的横向和轴向垂直度误差，然后计算机描绘出待测电梯的垂直度的变化曲线并实时的显示在计算机显示屏上。

3.根据权利要求2所述的电梯导轨垂直度的检测方法，其特征在于，所述的图像预处理，包括图像灰度化，平滑，二值化等操作，然后利用摄像机的一阶径向畸变参数对图像进行畸变校正，得到不含畸变信息的图像，然后通过Canny变换检测出图像边缘，为了提取更加清晰的单边缘，加入腐蚀膨胀等操作进行边缘细化，最后由最小二乘法拟合出发光圆环的图像椭圆的中心坐标(m_i n_i)。