专利名称：一种用于金属零件三维测量的立体拼接块的制作方法
技术领域：
一种用于金属零件三维测量的立体拼接块(-)技术领域[0001]本实用新型涉及视觉检测技术，具体涉及金属零件形貌测量领域。背景技术：
[0002]视觉检测技术主要包括结构光法和双目法两大类方法。视觉检测设备单次只能测量物体的部分表面形貌，要得到物体完整的形貌数据，需要从不同角度(多视角)测量。由于在不同角度测量时的坐标系不同，必须将各角度测得的点云数据进行坐标转换，合成为同一坐标系的数据，即点云拼接。视觉检测技术应用于金属零件三维测量过程中，点云拼接的关键在于其速度、精度，以及对被测表面的影响。[0003]目前，用于视觉检测技术的点云拼接方法及装置主要可归纳为如下两类①将视觉检测装置与精密机械或精密光学仪器刚性连接，由精密机械或精密光学仪器确定视觉检测装置的移动方位，从而确定各坐标系间的转换关系。这类方法的优点是拼接精度高(取决于精密机械或精密光学仪器的定位精度)。不足是精密机械或精密光学仪器调整速度慢， 即拼接速度慢，不适用于工业现场的金属零件测量；此外精密机械或精密光学仪器成本高。 ②在被测表面上设置标志点或在被测表面附近的平面靶标上设置标志点，以标志点为媒介确定各坐标系间的转换关系。这类方法的优点是拼接速度快(根据测量图像即可完成拼接)。不足是被测表面上的标志点会对被测表面产生影响；若视觉检测装置处于平面靶标的背面(无标志点的一面)则无法完成拼接，限制了测量角度，需要通过增加平面靶标数量克服该问题，但带来了靶标摆放复杂和后续计算复杂的不足。[0004]综上，针对工业现场的金属零件全貌测量，现有拼接方法及装置在速度、精度、对被测表面的影响、复杂程度、成本等几方面，未能达成综合优势。
发明内容[0005]本实用新型的目的在于提供一种为克服现有拼接方法及装置应用于工业现场金属零件全貌测量的不足，兼顾拼接速度、精度、对被测表面的影响，复杂程度等方面的用于金属零件三维测量的立体拼接块。[0006]本实用新型的目的是这样实现的它为正六面体，每个面包括64个方格，分为8 行、8列，方格包括亮格、暗格两种，亮格和暗格相间排列。[0007]本实用新型还有这样一些技术特征[0008]I、所述的正六面体包括面一到面六，每个面上中心的4个方格为编码方格，4个编码方格中亮格和暗格的数量标识正六面体各面的序号；编码方格中，4个暗格标识面一，3 个暗格和I个亮格标识面二，面三和面四的标识相同均为2个暗格和2个亮格，I个暗格和 3个亮格标识面五，4个亮格标识面六；[0009]2、所述的正六面体采用金属制成，亮格为金属，暗格采用腐蚀工艺使金属表面变灰暗制成；[0010]3、所述的面三或面四作为底面放置。[0011]本实用新型的有益效果是[0012]I.立体拼接块为六面体，且每个面都具有拼接标志点，适应任意角度测量，即在任何角度测量均能获得包含拼接标志点的图像。即使相邻测量视角的图像中不包含同一面上的拼接标志点，但根据识别编码方格可知不同面上拼接标志点的空间关系，因此同样可以拼接，这对相邻测量视角间的夹角较大时尤为重要。此外，拼接标志点分布于6个面，避免了拼接标志点共面所导致的最小二乘法病态解或迭代不收敛。[0013]2.亮格为金属本身的色泽，接近于被测金属零件的表面反射率，因此在摄像机图像中，立体拼接块与金属零件的灰度范围基本相同，避免曝光饱和。[0014]3.可以根据所测量的实际金属零件，确定立体拼接块的外形尺寸、材质，使之与金属零件的外形尺寸、材质相近，保证视觉测量装置的量程和误差。[0015]4.编码方格处于各面的中心，最大限度地避免了由于图像中面不完整导致的该面无法识别。[0016]5.本实用新型方法属于前述的标志点类拼接方法，因此拼接速度接近于实时，对被测表面无影响，同时还兼顾了精度、复杂程度等优点。[0017]使用本实用新型立体拼接块时，尽量靠近被测物放置，以面三或面四作为底面放置，各面上的亮格和暗格角点均可作为拼接标志点。分别采用本实用新型的立体拼接块和通用的平面靶标进行拼接，对比两者效果1、立体拼接块一次设置即可实现各角度拼接； 平面靶标需多次设置，否则无法实现各角度拼接；因此本实用新型拼接速度快，操作简单；2、两者的拼接精度处于同一数量级(均为0.x mm)，但由于立体拼接块避免了标志点共面所导致的图像处理过程中的最小二乘法病态解或迭代不收敛，其拼接精度略高于平面靶标。[0018]本实用新型涉及视觉检测技术应用于金属零件形貌测量的领域，尤其涉及多视角点云数据的快速、高精度的拼接方法及装置。利用本实用新型进行拼接，拼接速度接近于实时，对被测表面无影响，同时还兼顾了拼接精度、复杂程度等优点。

[0019]图I为本实用新型立体拼接块的轴测图。[0020]图2为本实用新型立体拼接块的面一。[0021]图3为本实用新型立体拼接块的面二。[0022]图4为本实用新型立体拼接块的面三或面四。[0023]图5为本实用新型立体拼接块的面五。[0024]图6为本实用新型立体拼接块的面六。
具体实施方式
[0025]
以下结合附图和具体实施方式
对本实用新型作进一步的说明[0026]结合图1，本实施例立体拼接块为正六面体，金属材质。正六面体的每个面划分为 8行、8列共64个方格。方格分为亮、暗两种，亮格和暗格相间排列。正六面体的每个面上， 编码方格I、编码方格2、编码方格3和编码方格4分别为中心的4个方格。根据4个编码方格中亮格和暗格的数量标识正六面体各面的序号。结合图2-图6，编码方格I、编码方格2、编码方格3和编码方格4中，4个暗格标识面一，3个暗格和I个亮格标识面二，面三和面四的标识相同均为2个暗格和2个亮格，I个暗格和3个亮格标识面五，4个亮格标识面六， 图I至图6中，填充阴影线的格为暗格，未填充阴影线(白色)的格表示亮格。本实施例亮格为金属本身的色泽(高反射率)，暗格为采用腐蚀工艺使金属表面变灰暗(低反射率)。[0027]本实施例的立体拼接块使用时尽量靠近被测物放置，以面三或面四作为底面放置。各面上的亮格和暗格角点均可作为拼接标志点。[0028]使用时，立体拼接块与被测金属零件保持相对静止，以立体拼接块上的标志点为媒介确定各坐标系间的转换关系，实现拼接。需注意1、标志点与被测表面之间距离，是拼接精度影响因素之一，距离小则精度高，因此应将立体拼接块尽量靠近金属零件放置；2、应避免将立体拼接块放置于视觉测量装置与金属零件之间，从而避免遮挡；3、立体拼接块应该以面三或面四作为底面放置，即面三或面四不会同时出现在摄像机图像中，避免重复识别；4、立体拼接块应尽量完整地出现在摄像机图像中，至少保证各面的编码方格完整。
权利要求1 一种用于金属零件三维测量的立体拼接块，其特征在于它为正六面体，每个面包括 64个方格，分为8行、8列，方格包括亮格、暗格两种，亮格和暗格相间排列。
2.根据权利要求I所述的一种用于金属零件三维测量的立体拼接块，其特征在于所述的正六面体包括面一到面六，每个面上中心的4个方格为编码方格，4个编码方格中亮格和暗格的数量标识正六面体各面的序号；编码方格中，4个暗格标识面一，3个暗格和I个亮格标识面二，面三和面四的标识相同均为2个暗格和2个亮格，I个暗格和3个亮格标识面五， 4个亮格标识面六。
3.根据权利要求2所述的一种用于金属零件三维测量的立体拼接块，其特征在于所述的正六面体采用金属制成，亮格为金属，暗格采用腐蚀工艺使金属表面变灰暗制成。
4.根据权利要求2或3所述的一种用于金属零件三维测量的立体拼接块，其特征在于所述的面三或面四作为底面放置。
专利摘要本实用新型提供了一种用于金属零件三维测量的立体拼接块。它为正六面体，每个面包括64个方格，分为8行、8列，方格包括亮格、暗格两种，亮格和暗格相间排列。本实用新型涉及视觉检测技术应用于金属零件形貌测量的领域，尤其涉及多视角点云数据的快速、高精度的拼接方法及装置。利用本实用新型进行拼接，拼接速度接近于实时，对被测表面无影响，同时还兼顾了拼接精度、复杂程度等优点。
文档编号G01B11/24GK202748012SQ20122040750
公开日2013年2月20日 申请日期2012年8月16日 优先权日2012年8月16日
发明者吴海滨, 于晓洋, 于双, 于舒春, 王洋, 陈云 申请人:哈尔滨理工大学