【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于三維視覺測量，涉及一種基于真實投影的結構板可視化輔助裝配方法。
技術介紹
1、三維視覺測量技術具有非接觸、測量速度快、精度高等優點，在智能制造、工業機器人引導、逆向工程等涉及到三維測量與檢測的眾多領域也都具有非常廣闊的應用前景。
2、現有技術中，基于單相機和投影儀的編碼結構光的三維測量技術是一種成本低、測量精度適中、穩定可靠的測量技術，得到了智能制造與精密組裝等新興產業的廣泛重視。其測量過程是向待測物體表面投影結構光編碼條紋，利用標定過的相機采集經過結構光照射后的物體圖像，這樣便獲得了經物體高度變化調制后產生變形的結構光圖案。
3、目前其他三維視覺測量技術需要在被測物體表面粘貼特殊標志點，損傷物體表面的同時測量速度較慢，而結構光三維視覺設備操作方便，設備也可以實現小型化，且能夠在進行三維掃描時不接觸待測目標，測量精度較高，因而在多個領域獲得了較快的發展。因此，研究一種基于結構光三維視覺設備的結構板可視化輔助裝配方法具有很強的實用價值。
技術實現思路
1、本專利技術解決的技術問題是：克服現有技術的不足，提出一種基于真實投影的結構板可視化輔助裝配方法，解決節約工件裝配時間、減少裝配錯誤、縮短裝配周期、降低裝配成本，提高裝配質量和裝配效率的問題。
2、本專利技術解決技術的方案是：一種基于真實投影的結構板可視化輔助裝配方法，包括以下步驟：
3、s1、搭建結構板可視化輔助裝配系統，包括升降支架、投影儀、工業相機、計算機、工作臺，投
4、s2、獲取真實工件的高精度實物圖像和高分辨率pro/e模型圖像，并設置相同位置、數量的標志點；
5、s3、對實物圖像和模型圖像進行標志點識別，獲取標志點的圓心坐標；
6、s4、基于標志點的圓心坐標，進行實物圖像和模型圖像的標志點配準；
7、s5、根據標志點配準的結果，使用ransac算法計算標志點之間的對應畸變矩陣e，使得實物圖像的標志點坐標經過e矩陣變換后轉變成模型圖像的標志點坐標；
8、s6、用戶選擇需要投影的圖像類型，若選擇模型圖像，進入步驟s7，若選擇輪廓圖像，則對模型圖像進行輪廓提取處理后進入步驟s7；
9、s7、利用e矩陣對選擇圖像的所有像素坐標進行反向畸變，使得模型圖像或輪廓圖像按照實物圖像的位置、角度進行顯示；
10、s8、通過投影儀投影步驟s7處理的圖像至真實工件表面。
11、進一步的，所述結構板可視化輔助裝配系統還包括底座，升降支架固定在底座上；底座安裝多個萬向腳輪，用于在工作場所移動；底座還安裝可擴展支撐腳，用于擴大支撐面積。
12、進一步的，所述實物圖像通過工業相機的拍攝得到，pro/e模型圖像需要獲取和實物圖像對應的正視圖；通過對pro/e軟件的二次開發得到截圖工具，自動根據識別圖層得到要截取的圖像，并在固定的像素位置設置標志點。
13、進一步的，所述高精度實物圖像的像素不低于1200w，所述高分辨率pro/e模型圖像的像素不低于6000w。
14、進一步的，所述標志點頂部由黑白同心圓圈組成，內圈為白色，外圈為黑色，外圈像素的灰度值低于背景灰度值。
15、進一步的，所述標志點識別的方法包括：
16、s301、對實物圖像或模型圖像經過sobel算子的邊緣檢測之后計算邊緣梯度方向角，之后對整幅圖進行搜索，一旦搜索到某個邊緣像素點p1立即停止轉到步驟s302；
17、s302、進行局部搜索尋找所有屬于同一個圓周的點組：根據邊緣像素點p1的梯度方向角的大小，在水平方向左右搜索，找到一個邊緣像素點p2，該點和邊緣像素點p1的梯度方向角之和約為180度，之后在豎直方向上下搜索，找到和邊緣像素點p1對應的梯度方向角之和約為180度的邊緣像素點p3，將這三個邊緣像素點的坐標代進圓的方程中計算得到圓心點坐標和半徑的估計；
18、s303、重復執行步驟s301～s302直到整幅圖搜索完畢，得到多組圓心點坐標和半徑，設置一個累加器數組用于積累每次計算得到的圓心點坐標和半徑；
19、s304、統計累加器數組中同一圓心點坐標的出現頻次、同一半徑的出現頻次，選出出現頻次最高的預設數量的圓心點坐標作為不同標志點的圓心點坐標，驗證所選出的圓心點坐標對應的半徑是否與出現頻次最高的內圈或外圈半徑相同，從而得到標志點包含的全部圓心坐標。
20、進一步的，所述標志點配準包括初始配準和精確配準兩步，初始配準使用ransac迭代算法縮小點云間平移誤差和旋轉誤差，提供給精確配準良好的初值，精確配準采用迭代最近點法使點云配準誤差達到最小。
21、本專利技術與現有技術相比的有益效果是：
22、(1)本專利技術將計算機中三維模型對應的每個孔位信息及對應的緊固件種類及型號直接投射到真實待裝配工件表面對應的孔位位置上，從而實際工件上孔位周圍都直接疊加了一個裝配所需要的提示信息，便于裝配工人快速選擇合適的埋件；避免了裝配過程中相關信息的查詢，從而節約時間、減少裝配錯誤、縮短裝配周期、降低裝配成本，提高裝配質量和裝配效率。
23、(2)本專利技術通過相機拍攝標志點位置，實現了自動快速識別待測物體的狀態，相比于固定位置的投影技術，在滿足投影精度的前提下，簡化了操作流程。
24、(3)本專利技術利用投影儀充當傳感器，實現了不需要雙目相機系統的空間坐標測量，減少了系統搭建的成本。
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1.一種基于真實投影的結構板可視化輔助裝配方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的一種基于真實投影的結構板可視化輔助裝配方法，其特征在于，所述結構板可視化輔助裝配系統還包括底座，升降支架固定在底座上；底座安裝多個萬向腳輪，用于在工作場所移動；底座還安裝可擴展支撐腳，用于擴大支撐面積。
3.根據權利要求1所述的一種基于真實投影的結構板可視化輔助裝配方法，其特征在于，所述實物圖像通過工業相機的拍攝得到，Pro/E模型圖像需要獲取和實物圖像對應的正視圖；通過對Pro/E軟件的二次開發得到截圖工具，自動根據識別圖層得到要截取的圖像，并在固定的像素位置設置標志點。
4.根據權利要求1所述的一種基于真實投影的結構板可視化輔助裝配方法，其特征在于，所述高精度實物圖像的像素不低于1200w，所述高分辨率Pro/E模型圖像的像素不低于6000w。
5.根據權利要求1所述的一種基于真實投影的結構板可視化輔助裝配方法，其特征在于，所述標志點頂部由黑白同心圓圈組成，內圈為白色，外圈為黑色，外圈像素的灰度值低于背景灰度值。
6.
7.根據權利要求6所述的一種基于真實投影的結構板可視化輔助裝配方法，其特征在于，所述標志點配準包括初始配準和精確配準兩步，初始配準使用RANSAC迭代算法縮小點云間平移誤差和旋轉誤差，提供給精確配準良好的初值，精確配準采用迭代最近點法使點云配準誤差達到最小。
...【技術特征摘要】
1.一種基于真實投影的結構板可視化輔助裝配方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的一種基于真實投影的結構板可視化輔助裝配方法，其特征在于，所述結構板可視化輔助裝配系統還包括底座，升降支架固定在底座上；底座安裝多個萬向腳輪，用于在工作場所移動；底座還安裝可擴展支撐腳，用于擴大支撐面積。
3.根據權利要求1所述的一種基于真實投影的結構板可視化輔助裝配方法，其特征在于，所述實物圖像通過工業相機的拍攝得到，pro/e模型圖像需要獲取和實物圖像對應的正視圖；通過對pro/e軟件的二次開發得到截圖工具，自動根據識別圖層得到要截取的圖像，并在固定的像素位置設置標志點。
4.根據權利要求1所述的一種基于真實投影的結構板可視化輔助裝配方法，...
【專利技術屬性】
技術研發人員：王彬，洪友勰，劉麗霞，趙婕，周勇，趙長亮，李成娟，張登科，
申請(專利權)人：北京衛星制造廠有限公司，
類型：發明
國別省市：
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