发动机缸体结合面孔组快速测量全局统一标定方法

摘要

本发明属于视觉检测技术。具体讲涉及发动机缸体结合面孔组快速测量全局统一标定方法。为设计出一种应用于发动机缸体结合面孔组快速测量中的多视觉传感器全局统一标定方法，完成对整个检测系统的现场快速标定，本发明采用的技术方案是，由坐标转换关系，可以将测量相机图像坐标(u，v)统一到被测缸体坐标系Ob-XbYbZb下标定出投影比例因子λ1、λ2、λ和旋转矩阵R、平移矢量T、投影矩阵M1、M2、M，即可完成对发动机缸体结合面孔组的快速精确测量。采用一个标定靶标用于标定投影比例因子λ1、λ2、λ，投影矩阵M1、M2、M，被测缸体坐标系和靶标坐标系间的旋转矩阵R和平移矢量T。本发明主要应用于机械零件测量。

主权项

一种发动机缸体结合面孔组快速测量全局统一标定方法，其特征是，定位相机选用2台面阵CCD相机，测量相机选用线阵CCD相机，标定时，整个检测系统建立以下五个坐标系：标定用靶标坐标系Ot-XtYtZt，被测缸体坐标系Ob-XbYbZb，定位相机1图像坐标系O1-U1V1，定位相机2图像坐标系O2-U2V2，测量相机图像坐标系O-UV；其中测量相机图像V向坐标来源于精密光栅尺的测量结果；靶标坐标系Ot-XtYtZt以靶标底面两定位孔中心连线为X轴，以过左侧定位孔中心且垂直于靶标底面的直线为Z轴建立右手坐标系，将靶标坐标系视为世界坐标系，分别对定位相机1、2和测量相机图像坐标系与靶标坐标系进行摄像机标定步骤，确定其之间的空间坐标转换关系： λ 1 u 1 v 1 1 = M 1 3 × 4 x t y t z t 1 λ 2 u 2 v 2 1 = M 2 3 × 4 x t y t z t 1 λ u v 1 = M 3 × 4 x t y t z t 1 上式中，参数λ1为定位相机1投影比例因子，M13×4为定位相机1投影矩阵，参数λ2为定位相机2投影比例因子，M23×4为定位相机2投影矩阵，参数λ为测量相机投影比例因子，M3×4为测量相机投影矩阵；测量缸体时，需要找到被测缸体坐标系和标定时靶标坐标系间的坐标转换关系，被测缸体坐标系Ob-XbYbZb以被测缸体底面两定位孔中心连线为X轴，以过左侧定位孔中心且垂直于被测缸体底面的直线为Z轴建立右手坐标系，靶标坐标系与被测缸体坐标系之间只存在坐标原点在XOY平面上的平移和绕Z轴的旋转，假设被测缸体左侧定位孔在靶标坐标系Ot-XtYtZt下的坐标为(xt1，yt1，0)，右侧定位孔在靶标坐标系Ot-XtYtZt下的坐标为(xt2，yt2，0)，绕Z轴的旋转角度为θ，可以得到被测缸体坐标系Ob-XbYbZb和靶标坐标系Ot-XtYtZt的坐标转换关系如下： x b y b z b = R x t y t z t + T , 其中 T = x t 1 y t 1 0 , R = cos θ - sin θ 0 sin θ cos θ 0 0 0 1 , θ = arctan y t 2 - y t 1 x t 2 - x t 1 由以上坐标转换关系，可以将测量相机图像坐标(u，v)统一到被测缸体坐标系Ob-XbYbZb下： x b y b z b 1 = R 0 0 1 x t y t z t 1 + T 0 = R 0 0 1 · λ · M 3 × 4 - 1 · u v 1 + T 0 标定出投影比例因子λ1、λ2、λ和旋转矩阵R、平移矢量T、投影矩阵M1、M2、M，即可完成对发动机缸体结合面孔组的快速精确测量。