基于多目视觉的大尺寸工件检测关键技术研究

摘要

随着工业现场大尺寸工件检测日益呈现出检测过程自动化，检测环境复杂化，检测对象多样化的特点，传统的检测手段已无法满足大尺寸工件在线检测的需求。视觉测量技术具有非接触、速度快、精度高、自动化程度高以及稳定性好等优点，在现代工业测量领域中应用日益广泛。本文结合某汽车厂的实际检测需求，采用由双目立体视觉的基础上研发出的多目视觉测量技术对卡车纵梁圆孔几何参数进行测量。主要的研究内容和成果如下：
　　（1）确定了视觉测量的方案：将工件测量区域分成若干子区域，每个子区域的测量数据由双目视觉系统测得，选择一个子区域的摄像机坐标系作为世界坐标系，把其他区域的数据统一融合到一个世界坐标系下，从而完成大尺寸工件更广领域的测量。
　　（2）采用Harris算子和SUSAN算子对工件分别进行特征点的提取，SUSAN算子对于圆孔边缘点的提取效果比较好。提出了在圆孔边缘贴标记点的方式寻找特征点，把标记点之间的连线与圆孔边缘的交点作为特征点，有效避免了立体匹配的难题。
　　（3）采用不同边缘检测算子对工件进行检测，由于Canny算子合理平衡了边缘点精准定位和抑制噪声干扰之间的关系，故采用Canny算子提取圆孔边缘像素点，并对传统的Canny算子进行了改进，然后根据最小二乘法拟合出圆孔椭圆方程。
　　（4）采用Halcon软件对各摄像机进行标定，并根据标定结果，把圆孔边缘点的像素坐标重建为空间三维坐标，并利用空间圆的几何特性，拟合出圆孔的中心坐标和半径,最后对测量结果进行了误差分析。
　　（5）提出了基于平面靶标的数据拼接方法，选取一块较大尺寸的精度较高的标定板放置于相邻子区域之间，每个子区域只需采集三个非共线标记点即可完成相邻子区域的数据拼接，最后通过反求标定板上圆心距的方法验证了该方法的精度。

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第一章 绪 论

1.1 研究背景及意义

1.2 视觉测量方案选择

1.3 国内外研究现状

1.4 本文主要研究内容及安排

第二章 摄像机标定及视觉测量原理

2.1 引言

2.2 摄像机标定

2.3 视觉测量原理

2.4 本章小结

第三章 圆孔几何参数的测量

3.1 引言

3.2 边缘提取

3.3 拟合椭圆方程

3.4 特征点的提取

3.5 空间圆的拟合

3.6 测量结果分析

3.7 本章小结

第四章 数据拼接

4.1 引言

4.2 常用数据拼接方法概述

4.3 基于平面靶标的数据拼接方法

4.4 本章小结

第五章 实验结果与分析

5.1 引言

5.2 测量系统硬件部分设计

5.3 测量系统软件部分设计

5.4 测量结果分析

5.5 本章小结

第六章 结论与展望

6.1 总结

6.2 展望

致谢

参考文献

作者简介

攻读硕士学位期间研究成果