[发明专利]导管管端高精度检测定位方法

说明书

本发明涉及一种导管管端高精度检测定位方法。其步骤为:首先对双目视觉系统进行内外参数标定，然后对导管图像进行同步采集,将采集后的图像进行图像处理得到导管管端投影亚像素边缘，借助于极线约束和顺序一致性约束，求出边缘点的三维空间点坐标，然后分析空间圆透视投影数学模型，建立目标函数，对目标函数进行优化，最终求得精确的管端三维空间点。本发明方法有效地考虑了导管管端投影的数学模型，减小了因管端圆的透视投影形状畸变引起的测量误差，测量精度高，效率高，为实现导管制造过程中无应力装配奠定基础。

技术领域

本发明涉及计算机视觉技术领域,具体的说是一种导管管端高精度检测定位方法。

背景技术

导管管端指的是管路端面中心点。在管路装配前，管路端面中心点的相对位置精度是保证管路准确安装的关键。然而由于导管在弯管机弯曲过程中会发生弹性形变，导致导管两端的端点位置和距离发生变化，而对装配造成影响，因此需要对导管管端进行高精度测量保证无应力装配。

目前对成型的弯管测量方式主要是接触式的，例如靠模法、三坐标测量机、关节式坐标测量机等，这些方法存在对比装置制造困难，容易造成损伤或变形，效率低，过分依赖操作者主观判断，无法重建三维模型以及无定位基准等缺陷。因此如何有效地缩短研制时间、降低研制成本、提高产品质量是弯管快速加工制造的主要目的。

传统的拟合末端轮廓的方法是对导管末端投影进行椭圆拟合，当管径较小时，管路末端的投影无法拟合椭圆，这会带来较大的定位误差。

孙鹏等人在“基于多目视觉的管路端点坐标测量方法研究”中，利用投影倾斜度，将拟合轮廓和中心线的端点定位方法相结合，计算不同角度下的导管端点，然而计算出的端点精度较差。

发明内容

针对现有技术中存在的上述不足之处，本发明要解决的技术问题是提供一种导管管端高精度检测方法，该方法对导管管端建立精确投影模型，对导管末端进行三维重建，操作简单，测量效率较高，能有效提高管路端点的测量精度。

本发明为实现上述目的所采用的技术方案是：导管端面高精度检测定位方法，包括以下步骤：

步骤1：对工业相机进行多目视觉标定，得到相机的内参数、外参数；

步骤2：同步触发相机1和相机2采集分别采集2幅原始导管端面图像；

步骤3：对上述两幅图像分别进行亚像素精度处理，分别获取导管端面投影椭圆的边缘坐标；

步骤4：根据相机的内外参数、极线约束和顺序一致性规则，找到其中一个导管端面投影椭圆的边缘坐标在另一幅图像中的对应匹配点；

步骤5：利用标定好的双目视觉之间的空间位置关系，借助立体视觉三维测量模型，重建所有匹配点的三维空间坐标点云；

步骤6：对匹配点的三维空间坐标点云，利用Ransac算法剔除离群点，利用剩余的点作为点云拟合圆的初始值；

步骤7：建立点云拟合圆的目标函数，目标函数包括：点云上所有点距离点云拟合圆所构成的平面之间的距离和点云上所有点距离点云拟合圆心的距离；

步骤8：对点云拟合圆的目标函数进行线性化处理；

步骤9：利用最小二乘法计算使目标函数为零时的拟合空间圆作为导管端面的定位。

所述内参数为从工业相机坐标系到图像坐标系的变换矩阵，所述外参数为相机坐标系到世界坐标系的变换矩阵，世界坐标系用于之后的实际控制点坐标输出。

是采用二维柔性靶标对每个工业相机的内参数进行标定。

所述外参数是通过旋转矩阵R和平移矩阵T实现。

所述导管放置在背光板上，相机1和相机2拍摄的图像为不同视角下导管的同一个端面图像。