專利名稱：一種用于金屬零件三維測(cè)量的立體拼接塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一種用于金屬零件三維測(cè)量的立體拼接塊(-)技術(shù)領(lǐng)域[0001]本實(shí)用新型涉及視覺(jué)檢測(cè)技術(shù)，具體涉及金屬零件形貌測(cè)量領(lǐng)域。背景技術(shù)：
[0002]視覺(jué)檢測(cè)技術(shù)主要包括結(jié)構(gòu)光法和雙目法兩大類方法。視覺(jué)檢測(cè)設(shè)備單次只能測(cè)量物體的部分表面形貌，要得到物體完整的形貌數(shù)據(jù)，需要從不同角度(多視角)測(cè)量。由于在不同角度測(cè)量時(shí)的坐標(biāo)系不同，必須將各角度測(cè)得的點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，合成為同一坐標(biāo)系的數(shù)據(jù)，即點(diǎn)云拼接。視覺(jué)檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用于金屬零件三維測(cè)量過(guò)程中，點(diǎn)云拼接的關(guān)鍵在于其速度、精度，以及對(duì)被測(cè)表面的影響。[0003]目前，用于視覺(jué)檢測(cè)技術(shù)的點(diǎn)云拼接方法及裝置主要可歸納為如下兩類①將視覺(jué)檢測(cè)裝置與精密機(jī)械或精密光學(xué)儀器剛性連接，由精密機(jī)械或精密光學(xué)儀器確定視覺(jué)檢測(cè)裝置的移動(dòng)方位，從而確定各坐標(biāo)系間的轉(zhuǎn)換關(guān)系。這類方法的優(yōu)點(diǎn)是拼接精度高(取決于精密機(jī)械或精密光學(xué)儀器的定位精度)。不足是精密機(jī)械或精密光學(xué)儀器調(diào)整速度慢， 即拼接速度慢，不適用于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的金屬零件測(cè)量；此外精密機(jī)械或精密光學(xué)儀器成本高。 ②在被測(cè)表面上設(shè)置標(biāo)志點(diǎn)或在被測(cè)表面附近的平面靶標(biāo)上設(shè)置標(biāo)志點(diǎn)，以標(biāo)志點(diǎn)為媒介確定各坐標(biāo)系間的轉(zhuǎn)換關(guān)系。這類方法的優(yōu)點(diǎn)是拼接速度快(根據(jù)測(cè)量圖像即可完成拼接)。不足是被測(cè)表面上的標(biāo)志點(diǎn)會(huì)對(duì)被測(cè)表面產(chǎn)生影響；若視覺(jué)檢測(cè)裝置處于平面靶標(biāo)的背面(無(wú)標(biāo)志點(diǎn)的一面)則無(wú)法完成拼接，限制了測(cè)量角度，需要通過(guò)增加平面靶標(biāo)數(shù)量克服該問(wèn)題，但帶來(lái)了靶標(biāo)擺放復(fù)雜和后續(xù)計(jì)算復(fù)雜的不足。[0004]綜上，針對(duì)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的金屬零件全貌測(cè)量，現(xiàn)有拼接方法及裝置在速度、精度、對(duì)被測(cè)表面的影響、復(fù)雜程度、成本等幾方面，未能達(dá)成綜合優(yōu)勢(shì)。
發(fā)明內(nèi)容[0005]本實(shí)用新型的目的在于提供一種為克服現(xiàn)有拼接方法及裝置應(yīng)用于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)金屬零件全貌測(cè)量的不足，兼顧拼接速度、精度、對(duì)被測(cè)表面的影響，復(fù)雜程度等方面的用于金屬零件三維測(cè)量的立體拼接塊。[0006]本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的它為正六面體，每個(gè)面包括64個(gè)方格，分為8 行、8列，方格包括亮格、暗格兩種，亮格和暗格相間排列。[0007]本實(shí)用新型還有這樣一些技術(shù)特征[0008]I、所述的正六面體包括面一到面六，每個(gè)面上中心的4個(gè)方格為編碼方格，4個(gè)編碼方格中亮格和暗格的數(shù)量標(biāo)識(shí)正六面體各面的序號(hào)；編碼方格中，4個(gè)暗格標(biāo)識(shí)面一，3 個(gè)暗格和I個(gè)亮格標(biāo)識(shí)面二，面三和面四的標(biāo)識(shí)相同均為2個(gè)暗格和2個(gè)亮格，I個(gè)暗格和 3個(gè)亮格標(biāo)識(shí)面五，4個(gè)亮格標(biāo)識(shí)面六；[0009]2、所述的正六面體采用金屬制成，亮格為金屬，暗格采用腐蝕工藝使金屬表面變灰暗制成；[0010]3、所述的面三或面四作為底面放置。[0011]本實(shí)用新型的有益效果是[0012]I.立體拼接塊為六面體，且每個(gè)面都具有拼接標(biāo)志點(diǎn)，適應(yīng)任意角度測(cè)量，即在任何角度測(cè)量均能獲得包含拼接標(biāo)志點(diǎn)的圖像。即使相鄰測(cè)量視角的圖像中不包含同一面上的拼接標(biāo)志點(diǎn)，但根據(jù)識(shí)別編碼方格可知不同面上拼接標(biāo)志點(diǎn)的空間關(guān)系，因此同樣可以拼接，這對(duì)相鄰測(cè)量視角間的夾角較大時(shí)尤為重要。此外，拼接標(biāo)志點(diǎn)分布于6個(gè)面，避免了拼接標(biāo)志點(diǎn)共面所導(dǎo)致的最小二乘法病態(tài)解或迭代不收斂。[0013]2.亮格為金屬本身的色澤，接近于被測(cè)金屬零件的表面反射率，因此在攝像機(jī)圖像中，立體拼接塊與金屬零件的灰度范圍基本相同，避免曝光飽和。[0014]3.可以根據(jù)所測(cè)量的實(shí)際金屬零件，確定立體拼接塊的外形尺寸、材質(zhì)，使之與金屬零件的外形尺寸、材質(zhì)相近，保證視覺(jué)測(cè)量裝置的量程和誤差。[0015]4.編碼方格處于各面的中心，最大限度地避免了由于圖像中面不完整導(dǎo)致的該面無(wú)法識(shí)別。[0016]5.本實(shí)用新型方法屬于前述的標(biāo)志點(diǎn)類拼接方法，因此拼接速度接近于實(shí)時(shí)，對(duì)被測(cè)表面無(wú)影響，同時(shí)還兼顧了精度、復(fù)雜程度等優(yōu)點(diǎn)。[0017]使用本實(shí)用新型立體拼接塊時(shí)，盡量靠近被測(cè)物放置，以面三或面四作為底面放置，各面上的亮格和暗格角點(diǎn)均可作為拼接標(biāo)志點(diǎn)。分別采用本實(shí)用新型的立體拼接塊和通用的平面靶標(biāo)進(jìn)行拼接，對(duì)比兩者效果1、立體拼接塊一次設(shè)置即可實(shí)現(xiàn)各角度拼接； 平面靶標(biāo)需多次設(shè)置，否則無(wú)法實(shí)現(xiàn)各角度拼接；因此本實(shí)用新型拼接速度快，操作簡(jiǎn)單；2、兩者的拼接精度處于同一數(shù)量級(jí)(均為0.x mm)，但由于立體拼接塊避免了標(biāo)志點(diǎn)共面所導(dǎo)致的圖像處理過(guò)程中的最小二乘法病態(tài)解或迭代不收斂，其拼接精度略高于平面靶標(biāo)。[0018]本實(shí)用新型涉及視覺(jué)檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用于金屬零件形貌測(cè)量的領(lǐng)域，尤其涉及多視角點(diǎn)云數(shù)據(jù)的快速、高精度的拼接方法及裝置。利用本實(shí)用新型進(jìn)行拼接，拼接速度接近于實(shí)時(shí)，對(duì)被測(cè)表面無(wú)影響，同時(shí)還兼顧了拼接精度、復(fù)雜程度等優(yōu)點(diǎn)。

[0019]圖I為本實(shí)用新型立體拼接塊的軸測(cè)圖。[0020]圖2為本實(shí)用新型立體拼接塊的面一。[0021]圖3為本實(shí)用新型立體拼接塊的面二。[0022]圖4為本實(shí)用新型立體拼接塊的面三或面四。[0023]圖5為本實(shí)用新型立體拼接塊的面五。[0024]圖6為本實(shí)用新型立體拼接塊的面六。
具體實(shí)施方式
[0025]
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的說(shuō)明[0026]結(jié)合圖1，本實(shí)施例立體拼接塊為正六面體，金屬材質(zhì)。正六面體的每個(gè)面劃分為 8行、8列共64個(gè)方格。方格分為亮、暗兩種，亮格和暗格相間排列。正六面體的每個(gè)面上， 編碼方格I、編碼方格2、編碼方格3和編碼方格4分別為中心的4個(gè)方格。根據(jù)4個(gè)編碼方格中亮格和暗格的數(shù)量標(biāo)識(shí)正六面體各面的序號(hào)。結(jié)合圖2-圖6，編碼方格I、編碼方格2、編碼方格3和編碼方格4中，4個(gè)暗格標(biāo)識(shí)面一，3個(gè)暗格和I個(gè)亮格標(biāo)識(shí)面二，面三和面四的標(biāo)識(shí)相同均為2個(gè)暗格和2個(gè)亮格，I個(gè)暗格和3個(gè)亮格標(biāo)識(shí)面五，4個(gè)亮格標(biāo)識(shí)面六， 圖I至圖6中，填充陰影線的格為暗格，未填充陰影線(白色)的格表示亮格。本實(shí)施例亮格為金屬本身的色澤(高反射率)，暗格為采用腐蝕工藝使金屬表面變灰暗(低反射率)。[0027]本實(shí)施例的立體拼接塊使用時(shí)盡量靠近被測(cè)物放置，以面三或面四作為底面放置。各面上的亮格和暗格角點(diǎn)均可作為拼接標(biāo)志點(diǎn)。[0028]使用時(shí)，立體拼接塊與被測(cè)金屬零件保持相對(duì)靜止，以立體拼接塊上的標(biāo)志點(diǎn)為媒介確定各坐標(biāo)系間的轉(zhuǎn)換關(guān)系，實(shí)現(xiàn)拼接。需注意1、標(biāo)志點(diǎn)與被測(cè)表面之間距離，是拼接精度影響因素之一，距離小則精度高，因此應(yīng)將立體拼接塊盡量靠近金屬零件放置；2、應(yīng)避免將立體拼接塊放置于視覺(jué)測(cè)量裝置與金屬零件之間，從而避免遮擋；3、立體拼接塊應(yīng)該以面三或面四作為底面放置，即面三或面四不會(huì)同時(shí)出現(xiàn)在攝像機(jī)圖像中，避免重復(fù)識(shí)別；4、立體拼接塊應(yīng)盡量完整地出現(xiàn)在攝像機(jī)圖像中，至少保證各面的編碼方格完整。
權(quán)利要求1 一種用于金屬零件三維測(cè)量的立體拼接塊，其特征在于它為正六面體，每個(gè)面包括 64個(gè)方格，分為8行、8列，方格包括亮格、暗格兩種，亮格和暗格相間排列。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種用于金屬零件三維測(cè)量的立體拼接塊，其特征在于所述的正六面體包括面一到面六，每個(gè)面上中心的4個(gè)方格為編碼方格，4個(gè)編碼方格中亮格和暗格的數(shù)量標(biāo)識(shí)正六面體各面的序號(hào)；編碼方格中，4個(gè)暗格標(biāo)識(shí)面一，3個(gè)暗格和I個(gè)亮格標(biāo)識(shí)面二，面三和面四的標(biāo)識(shí)相同均為2個(gè)暗格和2個(gè)亮格，I個(gè)暗格和3個(gè)亮格標(biāo)識(shí)面五， 4個(gè)亮格標(biāo)識(shí)面六。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種用于金屬零件三維測(cè)量的立體拼接塊，其特征在于所述的正六面體采用金屬制成，亮格為金屬，暗格采用腐蝕工藝使金屬表面變灰暗制成。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的一種用于金屬零件三維測(cè)量的立體拼接塊，其特征在于所述的面三或面四作為底面放置。
專利摘要本實(shí)用新型提供了一種用于金屬零件三維測(cè)量的立體拼接塊。它為正六面體，每個(gè)面包括64個(gè)方格，分為8行、8列，方格包括亮格、暗格兩種，亮格和暗格相間排列。本實(shí)用新型涉及視覺(jué)檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用于金屬零件形貌測(cè)量的領(lǐng)域，尤其涉及多視角點(diǎn)云數(shù)據(jù)的快速、高精度的拼接方法及裝置。利用本實(shí)用新型進(jìn)行拼接，拼接速度接近于實(shí)時(shí)，對(duì)被測(cè)表面無(wú)影響，同時(shí)還兼顧了拼接精度、復(fù)雜程度等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)G01B11/24GK202748012SQ20122040750
公開(kāi)日2013年2月20日 申請(qǐng)日期2012年8月16日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月16日
發(fā)明者吳海濱, 于曉洋, 于雙, 于舒春, 王洋, 陳云 申請(qǐng)人:哈爾濱理工大學(xué)