[发明专利]一种钢管测量装置

权利要求书

1.一种钢管测量装置，其特征在于，包括：

标定模块，用于对分布于横截面为正六边形棒材各侧面的3D相机进行标定，获得3D相机坐标系位置点到物体空间坐标系的转换矩阵；

采集转换模块，用于将标定的3D相机采集的钢管表面在相机坐标系下的位置点坐标通过转换矩阵映射到物体空间坐标系下，获得钢管表面在物体空间坐标系下的位置点坐标，其中，钢管是标定3D相机后同轴替换所述棒材的；

直径计算模块，用于根据钢管表面在物体空间坐标系下的位置点坐标，通过最小二乘法以圆形方程为最终拟合目标，得到钢管的直径，

其中，还建立有二维的相机坐标系X0A0Y0、中间辅助坐标系X1A1Y1、物体空间坐标系X2A1Y2，其中相机坐标系是在横截面内以3D相机中心为坐标原点A0，相机靶面平行方向为X0轴，相机靶面垂直方向为Y0轴；中间辅助坐标系是在横截面内以正六边形的中心为原点A1，以3D相机正对的侧面平行方向为X1轴，垂直该侧面的方向为Y1轴；物体空间坐标系是以正六边形的中心为原点A1，以棒材水平宽度方向为X2轴，以棒材竖直宽度方向为Y2轴，

标定模块中，对分布于横截面为正六边形棒材各侧面的3D相机进行标定，获得3D相机坐标系位置点到物体空间坐标系的转换矩阵，包括：

根据3D相机输出数据得到正对侧面距离相机最小距离d位置对应的在相机靶面图像上X0轴方向位置x0′，根据3D相机输出数据得到正对侧面一个角点在相机靶面图像上X0轴方向位置x1，根据3D相机输出数据得到正对侧面另一角点在相机靶面图像上X0轴方向位置x2，

由此得到相机坐标系位置点在中间辅助坐标系下位置信息为：

d为正对侧面距离相机最小距离；

表示相机靶面图像正六边形中心；

a是正对侧面相邻一侧面的角点在相机靶面图像上X0轴方向位置；

b是正对侧面相邻另一侧面的角点在相机靶面图像上X0轴方向位置；

表示相机坐标系位置点在中间辅助坐标系下X1轴坐标；

表示相机坐标系位置点在中间辅助坐标系下Y1轴坐标；

根据相机坐标系位置点在中间辅助坐标系下位置信息，得到相机坐标系位置点到中间辅助坐标系下的转换矩阵为：

构建中间辅助坐标系位置点到物体空间坐标系下的转换矩阵为：

中间辅助坐标系与物体空间坐标系的夹角为。

2.根据权利要求1所述的钢管测量装置，其特征在于，根据钢管表面在物体空间坐标系下的位置点坐标，通过最小二乘法以圆形方程为最终拟合目标，得到钢管的直径，包括：

随机取初始角度，以间隔角度从钢管表面在物体空间坐标系下的位置点坐标中抽取得到数据子集，对数据子集利用最小二乘法进行方程拟合得到拟合圆的直径作为钢管直径。

3.根据权利要求2所述的钢管测量装置，其特征在于，随机取初始角度，以间隔角度从钢管表面在物体空间坐标系下的位置点坐标中抽取得到数据子集，对数据子集利用最小二乘法进行方程拟合得到拟合圆的直径作为钢管直径，包括：

采用不同间隔角度反复抽取m次获得m个数据子集，并分别利用最小二乘法获得直径，将直径均值作为钢管的直径。

4.根据权利要求3所述的钢管测量装置，其特征在于，对于所述m个数据子集，分别利用最小二乘法获得的直径，其中最大直径与最小直径之差作为钢管的椭圆度。