一種用于金屬零件三維測量的立體拼接塊制造技術(shù)

本實用新型專利技術(shù)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。本實用新型專利技術(shù)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。利用本實用新型專利技術(shù)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。（*該技術(shù)在2022年保護過期，可自由使用*）

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】

一種用于金屬零件三維測量的立體拼接塊(-)
本技術(shù)涉及視覺檢測技術(shù)，具體涉及金屬零件形貌測量領(lǐng)域。
技術(shù)介紹
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系不同，必須將各角度測得的點云數(shù)據(jù)進行坐標轉(zhuǎn)換，合成為同一坐標系的數(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。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)置標志點或在被測表面附近的平面靶標上設(shè)置標志點，以標志點為媒介確定各坐標系間的轉(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的背面(無標志點的一面)則無法完成拼接，限制了測量角度，需要通過增加平面靶標數(shù)量克服該問題，但帶來了靶標擺放復(fù)雜和后續(xù)計算復(fù)雜的不足。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，未能達成綜合優(yōu)勢。
技術(shù)實現(xiàn)思路
本技術(shù)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。本技術(shù)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。本技術(shù)還有這樣一些技術(shù)特征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)量標識正六面體各面的序號；編碼方格中，4個暗格標識面一，3 個暗格和I個亮格標識面二，面三和面四的標識相同均為2個暗格和2個亮格，I個暗格和 3個亮格標識面五，4個亮格標識面六；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；3、所述的面三或面四作為底面放置。本技術(shù)的有益效果是I.立體拼接塊為六面體，且每個面都具有拼接標志點，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志點，但根據(jù)識別編碼方格可知不同面上拼接標志點的空間關(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，拼接標志點分布于6個面，避免了拼接標志點共面所導(dǎo)致的最小二乘法病態(tài)解或迭代不收斂。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。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。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。5.本技術(shù)方法屬于前述的標志點類拼接方法，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。使用本技術(shù)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志點。分別采用本技術(shù)的立體拼接塊和通用的平面靶標進行拼接，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； 平面靶標需多次設(shè)置，否則無法實現(xiàn)各角度拼接；因此本技術(shù)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。本技術(shù)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。利用本技術(shù)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。附圖說明圖I為本技術(shù)立體拼接塊的軸測圖。圖2為本技術(shù)立體拼接塊的面一。圖3為本技術(shù)立體拼接塊的面二。圖4為本技術(shù)立體拼接塊的面三或面四。圖5為本技術(shù)立體拼接塊的面五。圖6為本技術(shù)立體拼接塊的面六。具體實施方式以下結(jié)合附圖和具體實施方式對本技術(shù)作進一步的說明結(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個暗格標識面一，3個暗格和I個亮格標識面二，面三和面四的標識相同均為2個暗格和2個亮格，I個暗格和3個亮格標識面五，4個亮格標識面六， 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)。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志點。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志點為媒介確定各坐標系間的轉(zhuǎn)換關(guān)系，實現(xiàn)拼接。需注意1、標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)量標識正六面體各面的序號；編碼方格中，4個暗格標識面一，3個暗格和I個亮格標識面二，面三和面四的標識相同均為2個暗格和2個亮格，I個暗格和3個亮格標識面五， 4個亮格標識面六。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。專利摘要本技術(shù)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個方格本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護點】
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。

【技術(shù)特征摘要】

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：吳海濱，于曉洋，于雙，于舒春，王洋，陳云，
申請(專利權(quán))人：哈爾濱理工大學(xué)，
類型：實用新型
國別省市：