[发明专利]一种用于孔位检测的方法及系统

权利要求书

1.一种用于孔位检测的方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：多视角系统的标定：所述多视角系统包括多个视角的测量模组，每个所述测量模组包括两个工业级黑白相机和一个投影仪，对所述相机进行全局标定，用于获取标定结果，所述标定结果包括各个所述相机的内参数和所述相机之间的外方位参数；

S2：多视角三维扫描：用于获取待测物体的三维数据和多个所述视角的图像，并基于所述标定结果把不同所述视角下的三维数据统一在一个坐标系下得到三维模型；

S3：模型对齐：使所述待测物体的所述三维模型与所述待测物体的标称模型对齐，使得所述三维模型和所述标称模型上的特征重合；

S4：孔的三维重建和检测：在所述标称模型上创建待检测的孔，然后投影到每幅所述图像上来约束边缘检测的范围，对指定范围内的图像进行边缘检测和边缘筛选以获取所述孔的边缘数据，进而基于多个所述视角下圆的三维重建算法计算出所述孔的表面圆的参数，所述参数包括圆心、法向、半径，最后与所述标称模型上所述孔进行对比得到偏差，所述偏差包括圆心距、半径偏差、法向夹角。

2.如权利要求1所述的用于孔位检测的方法，其特征在于，步骤S1中，基于摄影测量原理对所述相机进行全局标定；

对所述相机进行全局标定时还包括计算各个所述相机之间的位置关系，具体包括：

指定每个所述测量模组中左相机作为参考相机，并指定其中一个所述相机作为全局参考相机；

计算每个所述测量模组中所述相机之间的位置关系；

计算不同所述测量模组中所述参考相机之间的位置关系；

计算出所有所述相机相对于所述全局参考相机的位置关系；

其中，两个所述相机之间的位置关系是指两个相机坐标系之间的转换矩阵。

3.如权利要求2所述的用于孔位检测的方法，其特征在于，把不同所述视角下的三维数据统一在一个坐标系下得到所述三维模型包括：

单个所述测量模组完成所述待测物体表面的三维重建后，单个所述测量模组的扫描数据的坐标系是在左相机坐标系下的，利用所述标定结果把每个所述测量模组的扫描数据转换到全局坐标系下实现多个视角下的三维数据的拼接。

4.如权利要求3所述的用于孔位检测的方法，其特征在于，所述标称模型是CAD模型或网格模型；

若所述标称模型是CAD模型，使所述待测物体的所述三维模型与所述待测物体的标称模型对齐包括：

把所述标称模型进行网格化得到标称网格模型；

通过主成分分析算法使所述标称网格模型和所述三维模型的质心坐标和三个主方向进行对齐；

通过迭代最近点算法把所述标称网格模型与所述三维模型再次进行对齐。

5.如权利要求4所述的用于孔位检测的方法，其特征在于，步骤S4中在所述标称模型上创建一个待检测的孔包括：

若所述标称模型是CAD模型，则拾取所述孔的表面圆的边缘曲线，对所述边缘曲线进行离散得到离散点，基于所述离散点拟合出完整的标称三维圆；

若所述标称模型是网格模型，则通过在所述孔的边缘选择三个点拟合出一个标称三维圆。

6.如权利要求5所述的用于孔位检测的方法，其特征在于，步骤S4中，对各个所述视角下的所述图像进行边缘检测时还包括对所述图像进行视角的筛选，删除所述相机的投影方向与所述孔所在平面的法向夹角较大的视角：

获取所述标称三维圆的圆心与各个所述相机的相机坐标系原点的连线方向和所述标称三维圆的法向的夹角，若夹角大于一定角度则对应视角的所述图像不参与后续计算。

7.如权利要求6所述的用于孔位检测的方法，其特征在于，步骤S4中，通过所述标称三维圆来约束所述图像中的边缘检测范围包括：

把所述标称三维圆进行离散获取一系列离散的三维点；

根据所述多视角系统的标定时建立的投影模型把所述三维点投影到所述图像上，完成投影之后计算所述标称三维圆在每张所述图像上的投影点的包围盒的大小并在所述包围盒的图像的长和宽两个方向向外额外增加一定范围得到所述图像的边缘检测的区域。