[发明专利]基于四步相移与双目立体视觉融合的钣金件测量方法

说明书

本发明公开一种基于四步相移与双目立体视觉融合的钣金件测量方法，首先使用四步相移轮廓术对整个钣金件进行扫描，重建出钣金件表面的形貌点云；接着基于双目视觉的钣金件轮廓亚像素提取，并进行钣金件轮廓立体匹配，重建出孔径的三维点云；最后将钣金件表面的形貌点云和孔径的三维点云进行融合，得到完整的钣金件点云。本发明使用基于结构光与双目立体视觉相融合的钣金测量技术，充分利用结构光技术的通用性以及双目立体视觉消除了结构光技术在钣金测量过程中，边缘轮廓处因“吉布斯效益”导致的轮廓测量精度差的问题，不仅拥有结构光技术固有的适用范围广的特点，同时具有较高的孔径测量精度。

技术领域

本发明涉及光学测量技术领域，具体涉及一种基于四步相移与双目立体视觉融合的钣金件测量方法。

背景技术

钣金件因为具有密度低、强度高、成型能力好、价格低廉等卓越性能，在汽车运输、医用器械、航空航天等领域被广泛应用。但是由于加工过程的复杂，钣金件存在尺寸不一致的缺陷，使得产品的质量、安全等存在极大隐患，因此对钣金零件的表面质量、成形精度、成形过程稳定性、成形后性能、产品合格率等要求日益提高。例如新型飞机气动外形要求更严、寿命要求长、钣金件不许敲击成形，飞机机翼外形相对理论外形的偏差一般要小于0.5mm，不平滑度小于0.05mm～0.15mm，钣金件弯边高度的精度要求是0.2mm，而靠样板等模拟量协调制造的工装外形误差往往达0.2mm～0.3mm，局部甚至高达0.5mm。故此需要对钣金件的三维立体尺寸进行检测，确保产品的质量和安全得以保证。

目前，国内外对钣金件的三维立体尺寸进行测量的方法有：彭诚在2018年《自动化应用自动化应用》第02期上提出了“三坐标测量仪在机械零件检测中的应用研究”，将三坐标测量仪应用于机械零件尺寸检测，使用三坐标测量仪虽然具有较高的空间测量精度，但是测量效率较低，难以满足大批量测量任务需求。王福荣，刘武发，李攀，阮永超在2019年《机床与液压》第16期提出了“角度校正和畸变校正的方法，将图像中的椭圆图像转换成圆形图像进行尺寸测量”，该方法对钣金件上的圆孔尺寸测量具有较好的效果，但无法获得钣金件上其他区域的形貌特征，适用范围窄。张剑清，郑莉在2004年《地理空间信息》中提出了“基于结构光的不规则工业钣金件三维曲面重建方法”，该方法使用结构光技术对工业钣金件进行三维重建，利用重建后的点云数据估计钣金件孔径等尺寸信息，该方法具有较好的通用性，但是由于结构光本身的缺陷，物体轮廓位置容易出现“吉布斯效应”，从而导致边缘轮廓位置重建精度较差，严重影响了钣金孔位测量精度。

综上所述，由于上述方法广泛使用的单一测量模式，虽然在一定程度上能完成对钣金件的高效测量，但是在测量效率、精度、成本等方面达到较好的平衡，仍然存在很多问题。

发明内容

本发明所要解决的是钣金件测量过程中测量效率与测量精度难以平衡的的问题，提供一种基于四步相移与双目立体视觉融合的钣金件测量方法。

为解决上述问题，本发明是通过以下技术方案实现的：

基于四步相移与双目立体视觉融合的钣金件测量方法，包括步骤如下：

步骤1、使用四步相移轮廓法对整个钣金件进行扫描，重建出钣金件表面的形貌点云；

步骤2、基于双目视觉的钣金件轮廓亚像素提取，得到直线轮廓、椭圆轮廓和矩形轮廓；即：

步骤2.1、对左右相机预处理后的图像进行canny边缘检测，获得初步的边缘，并通过形态学处理去除毛刺和连接断裂部位；

步骤2.2、对处理后的边缘进行轮廓提取，根据初始长度与灰度值比进行初步判断，去除掉大部分的噪声；

步骤2.3、遍历去除噪声后的所有轮廓，通过直线检测函数检测出所有的直线轮廓，利用最小二乘法进行直线拟合；