本專利涉及到工業(yè)垂直度檢測技術(shù)，具體指被檢測的柱狀物工件是否垂直水平工作臺的方法，它應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)、安裝調(diào)試工作中，特別適合于特大且無法接觸測量的環(huán)境。

背景技術(shù)：

隨著機器視覺的不斷發(fā)展，機器視覺主要用計算機來模擬人的視覺功能，不僅是人眼的簡單延伸，更重要的是具有人腦的一部分功能——從客觀事物的圖像中提取信息，進(jìn)行處理并加以理解，最終用于實際檢測、測量和控制。現(xiàn)有的可見光傳感技術(shù)的發(fā)展，分辨率不斷提高，為機器視覺在工業(yè)檢測中的應(yīng)用提供廣泛的空間和使用范圍。低成本的激光技術(shù)不斷成熟，已經(jīng)廣泛應(yīng)用在工業(yè)生產(chǎn)制造領(lǐng)用，本專利通過機器視覺和激光結(jié)合實現(xiàn)對柱狀物體的非接觸式垂直度檢測，在特定工業(yè)生產(chǎn)中具有廣泛的應(yīng)用前景，使得垂直度檢測方便、快捷、準(zhǔn)確。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了克服物理接觸式測量的不足，本專利提供了一種非接觸式柱型物體測量裝置，該裝置可以快速、實時、準(zhǔn)確對柱狀物體的垂直度檢測。

本專利一種非接觸式柱型物體測量方法包括以下步驟:

步驟一：設(shè)置覆蓋被測柱形物體的激光線，且激光線作為標(biāo)準(zhǔn)垂直參考系。激光器發(fā)射垂直線性激光，激光條數(shù)可以一條或者多條，也可以增加一條水平激光線作為水平參考，垂直線性激光線作為標(biāo)準(zhǔn)垂直參考系；

步驟二：對雙目相機分別作邊沿檢測提取，提取出柱型物體邊沿?；谒阉鞯倪吘墮z測方法首先計算邊緣強度，邊沿檢測算法可以使Robert算子、Prewitt算子、Sobel算子、Laplacian算子、Canny算子實現(xiàn)邊沿提取，同時通過濾波算法進(jìn)行光滑處理。通常用一階導(dǎo)數(shù)表示，得到原始數(shù)據(jù)亮度的梯度，通過這個信息就能在圖像中搜索峰值，如果I(x)表示x點的亮度，則I(x)的導(dǎo)數(shù)I’(x)表示為：

I’(x)＝-1/2*I(x-1)+I(x)-1/2*I(x+1)

基于零交叉的方法是通過由找到圖像得到的二階導(dǎo)數(shù)的零交叉點來定位邊緣位置。這種方法是求圖像梯度的變化率，通過零點檢測得到梯度的局部最大值，I”(x)可以表示為：

I”(x)＝-I(x-1)+2*I(x)-I(x+1)

步驟三：對邊沿檢測結(jié)果做直線檢測，檢測柱型物體的柱型邊沿，光滑、去噪，使圖像中只有參考激光線和被測柱形物體柱形邊沿。利用霍夫變換、Freeman準(zhǔn)則等直線檢測方法實現(xiàn)直線檢測。直線在x-y坐標(biāo)系的一般表達(dá)式為ax+by＝1,將x,y當(dāng)做已知量投影到a-b坐標(biāo)系中，任意一點(x,y)在a-b坐標(biāo)系中均為一條曲線，曲線相交最多點的(a,b)就是直線方程的參數(shù)；圖像上的點通過霍夫變換檢測，查找a-b坐標(biāo)系中曲線相交最多的，這一交點(a,b)即為直線的參數(shù)。

步驟四：柱型物體的兩條邊沿和垂直參考激光直線計算得到兩維的偏差，計算偏差距離。柱型物體兩側(cè)直線在ΔH高度差內(nèi)的兩端與基準(zhǔn)激光線的像素差計算某一維上的偏斜程度，ΔN×圖像分辨率等于偏斜距離。通過兩維計算得到柱狀物體偏斜方向和偏斜角度。通過計算X、Y方向的偏斜距離得到柱狀物體在X、Y方向上的偏斜角度，根據(jù)X、Y方向的偏斜映射到平面坐標(biāo)系方向，利用氣泡法顯示偏斜方向，根據(jù)偏斜角度確定氣泡距離圓心的距離，X方向計算原理為柱形物體邊沿直線與高度差為H距離標(biāo)準(zhǔn)激光基線的偏離△S，△S＝(s2-s1)，偏離角度tan(θ)＝△S/H；

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本專利的有益效果是

1.適應(yīng)各種場景，不受環(huán)境限制。

2.非接觸式，可以適應(yīng)特俗環(huán)境(人員測量不便)。

附圖說明

圖1為本專利非接觸式柱狀垂直度檢測方法示意圖。

S1是兩臺相機距離被測柱狀物體距離；S2是兩臺相機之間距離；

θ是相機的視場角覆蓋范圍；Φ是相機與水平夾角范圍；

圖2為本專利激光線示意圖。

圖3為本專利非接觸式柱狀垂直度檢測方法原理圖。

圖4為本專利電子學(xué)處理檢測功能圖。

圖5為本專利檢測結(jié)果的電子氣泡示意圖。

具體實施方式

針對企業(yè)需求，設(shè)計一套裝置實現(xiàn)對圓柱鐵芯實時的垂直度檢測，指導(dǎo)工人安裝。企業(yè)需求包括：圓柱鐵芯高度1000～2300mm、圓柱鐵芯直徑350～1200mm、檢測精度0.05°～0.1°。設(shè)計參數(shù)如圖1中S1＝2000mm、S2＝1000mm、相機視場范圍θ＝62°、相機水平夾角Φ＝60°、激光線一條長度＝2500mm。實際工程實現(xiàn)測量精度0.08°，滿足設(shè)計需求。