專利名稱：一種用于金屬零件三維測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量的立體拼接塊(-)技術(shù)領(lǐng)域[0001]本實用新型涉及視覺檢測技術(shù)，具體涉及金屬零件形貌測量領(lǐng)域。背景技術(shù)：
[0002]視覺檢測技術(shù)主要包括結(jié)構(gòu)光法和雙目法兩大類方法。視覺檢測設(shè)備單次只能測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)測量。由于在不同角度測量時的坐標(biāo)系不同，必須將各角度測得的點云數(shù)據(jù)進行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，合成為同一坐標(biāo)系的數(shù)據(jù)，即點云拼接。視覺檢測技術(shù)應(yīng)用于金屬零件三維測量過程中，點云拼接的關(guān)鍵在于其速度、精度，以及對被測表面的影響。[0003]目前，用于視覺檢測技術(shù)的點云拼接方法及裝置主要可歸納為如下兩類①將視覺檢測裝置與精密機械或精密光學(xué)儀器剛性連接，由精密機械或精密光學(xué)儀器確定視覺檢測裝置的移動方位，從而確定各坐標(biāo)系間的轉(zhuǎn)換關(guān)系。這類方法的優(yōu)點是拼接精度高(取決于精密機械或精密光學(xué)儀器的定位精度)。不足是精密機械或精密光學(xué)儀器調(diào)整速度慢， 即拼接速度慢，不適用于工業(yè)現(xiàn)場的金屬零件測量；此外精密機械或精密光學(xué)儀器成本高。 ②在被測表面上設(shè)置標(biāo)志點或在被測表面附近的平面靶標(biāo)上設(shè)置標(biāo)志點，以標(biāo)志點為媒介確定各坐標(biāo)系間的轉(zhuǎn)換關(guān)系。這類方法的優(yōu)點是拼接速度快(根據(jù)測量圖像即可完成拼接)。不足是被測表面上的標(biāo)志點會對被測表面產(chǎn)生影響；若視覺檢測裝置處于平面靶標(biāo)的背面(無標(biāo)志點的一面)則無法完成拼接，限制了測量角度，需要通過增加平面靶標(biāo)數(shù)量克服該問題，但帶來了靶標(biāo)擺放復(fù)雜和后續(xù)計算復(fù)雜的不足。[0004]綜上，針對工業(yè)現(xiàn)場的金屬零件全貌測量，現(xiàn)有拼接方法及裝置在速度、精度、對被測表面的影響、復(fù)雜程度、成本等幾方面，未能達(dá)成綜合優(yōu)勢。
發(fā)明內(nèi)容[0005]本實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)場金屬零件全貌測量的不足，兼顧拼接速度、精度、對被測表面的影響，復(fù)雜程度等方面的用于金屬零件三維測量的立體拼接塊。[0006]本實用新型的目的是這樣實現(xiàn)的它為正六面體，每個面包括64個方格，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，每個面上中心的4個方格為編碼方格，4個編碼方格中亮格和暗格的數(shù)量標(biāo)識正六面體各面的序號；編碼方格中，4個暗格標(biāo)識面一，3 個暗格和I個亮格標(biāo)識面二，面三和面四的標(biāo)識相同均為2個暗格和2個亮格，I個暗格和 3個亮格標(biāo)識面五，4個亮格標(biāo)識面六；[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]本實用新型的有益效果是[0012]I.立體拼接塊為六面體，且每個面都具有拼接標(biāo)志點，適應(yīng)任意角度測量，即在任何角度測量均能獲得包含拼接標(biāo)志點的圖像。即使相鄰測量視角的圖像中不包含同一面上的拼接標(biāo)志點，但根據(jù)識別編碼方格可知不同面上拼接標(biāo)志點的空間關(guān)系，因此同樣可以拼接，這對相鄰測量視角間的夾角較大時尤為重要。此外，拼接標(biāo)志點分布于6個面，避免了拼接標(biāo)志點共面所導(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，接近于被測金屬零件的表面反射率，因此在攝像機圖像中，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)所測量的實際金屬零件，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，保證視覺測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)致的該面無法識別。[0016]5.本實用新型方法屬于前述的標(biāo)志點類拼接方法，因此拼接速度接近于實時，對被測表面無影響，同時還兼顧了精度、復(fù)雜程度等優(yōu)點。[0017]使用本實用新型立體拼接塊時，盡量靠近被測物放置，以面三或面四作為底面放置，各面上的亮格和暗格角點均可作為拼接標(biāo)志點。分別采用本實用新型的立體拼接塊和通用的平面靶標(biāo)進行拼接，對比兩者效果1、立體拼接塊一次設(shè)置即可實現(xiàn)各角度拼接； 平面靶標(biāo)需多次設(shè)置，否則無法實現(xiàn)各角度拼接；因此本實用新型拼接速度快，操作簡單；2、兩者的拼接精度處于同一數(shù)量級(均為0.x mm)，但由于立體拼接塊避免了標(biāo)志點共面所導(dǎo)致的圖像處理過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]本實用新型涉及視覺檢測技術(shù)應(yīng)用于金屬零件形貌測量的領(lǐng)域，尤其涉及多視角點云數(shù)據(jù)的快速、高精度的拼接方法及裝置。利用本實用新型進行拼接，拼接速度接近于實時，對被測表面無影響，同時還兼顧了拼接精度、復(fù)雜程度等優(yōu)點。

[0019]圖I為本實用新型立體拼接塊的軸測圖。[0020]圖2為本實用新型立體拼接塊的面一。[0021]圖3為本實用新型立體拼接塊的面二。[0022]圖4為本實用新型立體拼接塊的面三或面四。[0023]圖5為本實用新型立體拼接塊的面五。[0024]圖6為本實用新型立體拼接塊的面六。
具體實施方式
[0025]
以下結(jié)合附圖和具體實施方式
對本實用新型作進一步的說明[0026]結(jié)合圖1，本實施例立體拼接塊為正六面體，金屬材質(zhì)。正六面體的每個面劃分為 8行、8列共64個方格。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個方格。根據(jù)4個編碼方格中亮格和暗格的數(shù)量標(biāo)識正六面體各面的序號。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個暗格標(biāo)識面一，3個暗格和I個亮格標(biāo)識面二，面三和面四的標(biāo)識相同均為2個暗格和2個亮格，I個暗格和3個亮格標(biāo)識面五，4個亮格標(biāo)識面六， 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]本實施例的立體拼接塊使用時盡量靠近被測物放置，以面三或面四作為底面放置。各面上的亮格和暗格角點均可作為拼接標(biāo)志點。[0028]使用時，立體拼接塊與被測金屬零件保持相對靜止，以立體拼接塊上的標(biāo)志點為媒介確定各坐標(biāo)系間的轉(zhuǎn)換關(guān)系，實現(xiàn)拼接。需注意1、標(biāo)志點與被測表面之間距離，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測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，即面三或面四不會同時出現(xiàn)在攝像機圖像中，避免重復(fù)識別；4、立體拼接塊應(yīng)盡量完整地出現(xiàn)在攝像機圖像中，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量的立體拼接塊，其特征在于它為正六面體，每個面包括 64個方格，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，每個面上中心的4個方格為編碼方格，4個編碼方格中亮格和暗格的數(shù)量標(biāo)識正六面體各面的序號；編碼方格中，4個暗格標(biāo)識面一，3個暗格和I個亮格標(biāo)識面二，面三和面四的標(biāo)識相同均為2個暗格和2個亮格，I個暗格和3個亮格標(biāo)識面五， 4個亮格標(biāo)識面六。
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。
專利摘要本實用新型提供了一種用于金屬零件三維測量的立體拼接塊。它為正六面體，每個面包括64個方格，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。本實用新型涉及視覺檢測技術(shù)應(yīng)用于金屬零件形貌測量的領(lǐng)域，尤其涉及多視角點云數(shù)據(jù)的快速、高精度的拼接方法及裝置。利用本實用新型進行拼接，拼接速度接近于實時，對被測表面無影響，同時還兼顧了拼接精度、復(fù)雜程度等優(yōu)點。
文檔編號G01B11/24GK202748012SQ20122040750
公開日2013年2月20日 申請日期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 申請人:哈爾濱理工大學(xué)