本發(fā)明涉及車輛技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于圖形學(xué)的三坐標(biāo)檢測方法和檢測系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

在車輛制造業(yè)中，車身鈑金件的焊接質(zhì)量通常是在白車身焊接完成后，通過三坐標(biāo)檢測設(shè)備來對鈑金件上的型面及孔位進(jìn)行檢測。三坐標(biāo)檢測設(shè)備通常體積較大，占用場地大，為了提高檢測效率，檢測通常僅放在白車身焊接完成后進(jìn)行。對于小分總成的焊接零部件，使用傳統(tǒng)的三坐標(biāo)檢測方式進(jìn)行檢測時(shí)，檢測效率低下，且對于小型夾具焊接的分總成零部件精度便無法直接獲得，也就無法直接獲得調(diào)整夾具的指導(dǎo)方向。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明旨在至少解決上述技術(shù)問題之一。

為此，本發(fā)明的一個(gè)目的在于提出一種基于圖形學(xué)的三坐標(biāo)檢測方法，該方法能快速獲得零部件幾何特征尺寸。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的實(shí)施例公開了一種基于圖形學(xué)的三坐標(biāo)檢測方法，包括以下步驟：s1：將待測零部件和三角架放置在夾具平臺(tái)上，其中，所述三角架在三個(gè)相互垂直的方向上分別具有三個(gè)預(yù)設(shè)長度；s2：對所述夾具平臺(tái)以多個(gè)角度拍攝多張圖片；s3：根據(jù)所述多張圖片采用圖形學(xué)方法進(jìn)行計(jì)算，得到所述三角架在所述夾具平臺(tái)上的空間三坐標(biāo)信息；s4：根據(jù)所述三角架在所述夾具平臺(tái)上的空間三坐標(biāo)信息、所述三角架和所述待測零部件在所述多張圖片中的幾何比例關(guān)系，通過圖形學(xué)方法計(jì)算得到所述待測零部件的三坐標(biāo)信息。

進(jìn)一步地，所述夾具平臺(tái)上設(shè)置有標(biāo)準(zhǔn)尺寸的網(wǎng)格，所述三角架和所述待測零部件設(shè)放置在所述網(wǎng)格內(nèi)。

進(jìn)一步地，在步驟s4中，確定所述待測零部件的檢測點(diǎn)的三坐標(biāo)信息是通過所述檢測點(diǎn)在所述三角架的三個(gè)相互垂直方向上的三個(gè)投影點(diǎn)，并使用圖形學(xué)方法計(jì)算得到所述待測零部件的三坐標(biāo)信息。

進(jìn)一步地，所述多張圖片中包括至少一張以垂直與所述夾具平臺(tái)的方向上拍攝的圖片。

進(jìn)一步地，所述三角架在三個(gè)相互垂直方向上的長度相同。

根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的基于圖形學(xué)的三坐標(biāo)檢測方法，根據(jù)對夾具平臺(tái)以多個(gè)角度拍攝多張圖片采用圖形學(xué)方法進(jìn)行計(jì)算，得到三角架在夾具平臺(tái)上的空間三坐標(biāo)信息，進(jìn)而根據(jù)三角架的空間三坐標(biāo)信息、三角架和待測零部件在所述圖片中的幾何比例關(guān)系，通過圖形學(xué)方法計(jì)算得到待測零部件的三坐標(biāo)信息，相機(jī)拍攝的方式進(jìn)行檢測提高了檢測效率；采用小型設(shè)備進(jìn)行檢測，對場地要求低，適用于多種場合進(jìn)行測量；可用于焊接分總成零部件的測量，可直接用于分總成夾具的調(diào)試。

本發(fā)明的另一個(gè)目的在于提出一種基于圖形學(xué)的三坐標(biāo)檢測系統(tǒng)，該系統(tǒng)能快速獲得零部件幾何特征尺寸。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的實(shí)施例公開了一種基于圖形學(xué)的三坐標(biāo)檢測系統(tǒng)，包括：夾具平臺(tái)；三角架，所述三角架放置在所述夾具平臺(tái)上，所述三角架在三個(gè)相互垂直的方向上分別具有三個(gè)預(yù)設(shè)長度；圖像拍攝裝置，用于對所述夾具平臺(tái)以多個(gè)角度拍攝多張圖片；控制器，所述控制器用于根據(jù)所述多張圖片采用圖形學(xué)方法進(jìn)行計(jì)算，得到所述三角架在所述夾具平臺(tái)上的空間三坐標(biāo)信息，所述控制器還用于根據(jù)所述三角架在所述夾具平臺(tái)上的空間三坐標(biāo)信息、所述三角架和所述待測零部件在所述多張圖片中的幾何比例關(guān)系，通過圖形學(xué)方法計(jì)算得到所述待測零部件的三坐標(biāo)信息。

進(jìn)一步地，所述夾具平臺(tái)上設(shè)置有標(biāo)準(zhǔn)尺寸的網(wǎng)格，所述三角架和所述待測零部件設(shè)放置在所述網(wǎng)格內(nèi)。

進(jìn)一步地，所述控制器還用于通過檢測點(diǎn)在所述三角架的三個(gè)相互垂直方向上的三個(gè)投影點(diǎn)，并使用圖形學(xué)方法計(jì)算得到所述待測零部件的三坐標(biāo)信息。

進(jìn)一步地，所述多張圖片中包括至少一張以垂直與所述夾具平臺(tái)的方向上拍攝的圖片。

進(jìn)一步地，所述三角架在三個(gè)相互垂直方向上的長度相同。

本發(fā)明實(shí)施例的基于圖形學(xué)的三坐標(biāo)檢測系統(tǒng)與本發(fā)明實(shí)施例的基于圖形學(xué)的三坐標(biāo)檢測方法相對于現(xiàn)有技術(shù)的優(yōu)勢相同，不作贅述。

本發(fā)明的附加方面和優(yōu)點(diǎn)將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發(fā)明的實(shí)踐了解到。

附圖說明

本發(fā)明的上述和/或附加的方面和優(yōu)點(diǎn)從結(jié)合下面附圖對實(shí)施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中：

圖1是本發(fā)明實(shí)施例的基于圖形學(xué)的三坐標(biāo)檢測方法的流程圖；

圖2是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的三角架的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的基于圖形學(xué)的三坐標(biāo)檢測方法中一張圖片的示意圖；

圖4是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的基于圖形學(xué)的三坐標(biāo)檢測方法中另一張圖片的示意圖；

圖5是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的基于圖形學(xué)的三坐標(biāo)檢測方法中圖形學(xué)中線性比例關(guān)系示意圖；

圖6是本發(fā)明實(shí)施例的基于圖形學(xué)的三坐標(biāo)檢測系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。

具體實(shí)施方式

下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例，實(shí)施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標(biāo)號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實(shí)施例是示例性的，僅用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對本發(fā)明的限制。

在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，術(shù)語“中心”、“縱向”、“橫向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”、“內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對本發(fā)明的限制。

參照下面的描述和附圖，將清楚本發(fā)明的實(shí)施例的這些和其他方面。在這些描述和附圖中，具體公開了本發(fā)明的實(shí)施例中的一些特定實(shí)施方式，來表示實(shí)施本發(fā)明的實(shí)施例的原理的一些方式，但是應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明的實(shí)施例的范圍不受此限制。相反，本發(fā)明的實(shí)施例包括落入所附加權(quán)利要求書的精神和內(nèi)涵范圍內(nèi)的所有變化、修改和等同物。

以下結(jié)合附圖描述本發(fā)明。

圖1是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的基于圖形學(xué)的三坐標(biāo)檢測方法的流程圖。如圖1所示，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的基于圖形學(xué)的三坐標(biāo)檢測方法，包括以下步驟：

s1：將待測零部件和三角架放置在夾具平臺(tái)上，其中，三角架03在三個(gè)相互垂直的方向上分別具有三個(gè)預(yù)設(shè)長度。

在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，三角架在三個(gè)相互垂直方向上的長度相同。

具體地，三角架03由4個(gè)直徑20mm的球體和3段長度為100mm的圓柱體焊接而成的直角坐標(biāo)系結(jié)構(gòu)，3段圓柱體ou/ov/ow相互成90度直角關(guān)系，分別對應(yīng)于直角坐標(biāo)系的x軸、y軸和z軸，u/v/w3個(gè)球體的球心距離o球體的球心間距為100mm。

在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，夾具平臺(tái)上設(shè)置有標(biāo)準(zhǔn)尺寸的網(wǎng)格，三角架和待測零部件設(shè)放置在網(wǎng)格內(nèi)。網(wǎng)格有助于在圖片中提升對坐標(biāo)計(jì)算的精度。

s2：對夾具平臺(tái)以多個(gè)角度拍攝多張圖片。

在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，多張圖片中包括至少一張以垂直與夾具平臺(tái)的方向上拍攝的圖片，方便對待測零部件兩個(gè)方向上坐標(biāo)的計(jì)算。

s3：根據(jù)多張圖片采用圖形學(xué)方法進(jìn)行計(jì)算，得到三角架在夾具平臺(tái)上的空間三坐標(biāo)信息。

s4：根據(jù)三角架在夾具平臺(tái)上的空間三坐標(biāo)信息、三角架和待測零部件在多張圖片中的幾何比例關(guān)系，通過圖形學(xué)方法計(jì)算得到待測零部件的三坐標(biāo)信息。

在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，在步驟s4中，確定待測零部件的檢測點(diǎn)的三坐標(biāo)信息是通過檢測點(diǎn)在三角架的三個(gè)相互垂直方向上的三個(gè)投影點(diǎn)，并使用圖形學(xué)方法計(jì)算得到待測零部件的三坐標(biāo)信息。

具體地，圖3是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的基于圖形學(xué)的三坐標(biāo)檢測方法中一張圖片的示意圖。如圖3所示，使用高分辨率相機(jī)對夾具平臺(tái)01及零部件02沿透視方向進(jìn)行拍攝，獲得待測零部件02與夾具平臺(tái)01之間的三維空間相對關(guān)系。a/b/c三點(diǎn)是位于夾具平臺(tái)01上自帶網(wǎng)格上橫縱直線上的交點(diǎn)，三點(diǎn)的坐標(biāo)值已知，連線ac與百格線的x軸平行，連線ab與百格線的y軸平行。

圖4是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的基于圖形學(xué)的三坐標(biāo)檢測方法中另一張圖片的示意圖。如圖4所示，借助工具使高分辨率相機(jī)可以從夾具平臺(tái)上方俯視拍攝，通過此方式所獲得的照片中，ow圓柱與拍攝方向一致，w球體與o球體重合。待測零部件02上的特征p點(diǎn)沿拍攝方向投影至夾具平臺(tái)01上的點(diǎn)為p’點(diǎn)，此照片中p點(diǎn)與p’點(diǎn)重合。

圖5是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的基于圖形學(xué)的三坐標(biāo)檢測方法中圖形學(xué)中線性比例關(guān)系示意圖。如圖5所示，由幾何學(xué)可知，cosα＝axbx/ab＝axcx/ac，經(jīng)過變換可得axbx/axcx＝ab/ac。因而，直線ab與直線ac之間的比值i、直線axbx與直線axcx之間的比值ix、直線ayby與直線aycy之間的比值iy，三個(gè)比值的關(guān)系為i＝ix＝iy。

根據(jù)圖形學(xué)原理，同一固定視圖內(nèi)的平面圖形，同一直線上不同分段在另一條直線上的投影點(diǎn)之間的比值關(guān)系相同。如圖3所示，零部件02上的特征點(diǎn)p在夾具平臺(tái)01沿ow方向的投影點(diǎn)為p’，在三角架03的軸線ou、軸線ov、軸線ow方向上的投影點(diǎn)分別為px、py、pz。如圖4所示，沿ow方向進(jìn)行拍攝所獲得的俯視方向照片中，特征點(diǎn)p沿ow方向上的投影點(diǎn)p’與特征點(diǎn)p重合。三角架03任意擺放于夾具平臺(tái)01上，圓柱體ou與ac平行的x軸所成的夾角為α。夾具平臺(tái)01上的三點(diǎn)a/b/c其在空間坐標(biāo)系中的x和y坐標(biāo)值已知，根據(jù)三角架03所在的位置可獲得球體o的x/y坐標(biāo)值。圓柱體ou長度固定，夾角α固定，可獲得cosα＝oux’/oux＝opx’/opx。照片上oux與opx的像素值長度已知，通過計(jì)算可以獲得px在坐標(biāo)x軸上的投影值px’，即特征點(diǎn)p在夾具平臺(tái)01上的x向坐標(biāo)值。同理，通過相同的方式在圖4中，可以獲得特征點(diǎn)p在夾具平臺(tái)01上的y向坐標(biāo)值。

在已知圖4中特征點(diǎn)p在ou及ov兩個(gè)方向上的投影值之后，比值oux/opx，比值ovy/opy固定，可在圖3中對應(yīng)獲得點(diǎn)p在ou及ov軸向上的投影點(diǎn)px和py。根據(jù)平行四邊形原理，可獲得特征點(diǎn)p在夾具平臺(tái)上的投影點(diǎn)p’，pxp’平行且等于ov，pyp’平行且等于ou。連接點(diǎn)p與點(diǎn)p’，另外連接o點(diǎn)、p’點(diǎn)，利用平行四邊形原理，可獲得ow方向上的投影點(diǎn)pz。已知owz長度值、球w的球心值，按照圖3照片中像素長度與owz長度的比例關(guān)系，可獲得特征點(diǎn)p在z方向上的坐標(biāo)值。由此，通過2張不同角度方向的照片以及三角架03的輔助，可通過圖形學(xué)方法獲得夾具平臺(tái)上任一點(diǎn)的空間三坐標(biāo)值。

根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的基于圖形學(xué)的三坐標(biāo)檢測方法，根據(jù)對夾具平臺(tái)以多個(gè)角度拍攝多張圖片采用圖形學(xué)方法進(jìn)行計(jì)算，得到三角架在夾具平臺(tái)上的空間三坐標(biāo)信息，進(jìn)而根據(jù)三角架的空間三坐標(biāo)信息、三角架和待測零部件在圖片中的幾何比例關(guān)系，通過圖形學(xué)方法計(jì)算得到待測零部件的三坐標(biāo)信息，相機(jī)拍攝的方式進(jìn)行檢測提高了檢測效率；采用小型設(shè)備進(jìn)行檢測，對場地要求低，適用于多種場合進(jìn)行測量；可用于焊接分總成零部件的測量，可直接用于分總成夾具的調(diào)試。

本發(fā)明的還公開了一種基于圖形學(xué)的三坐標(biāo)檢測系統(tǒng)。圖6是本發(fā)明實(shí)施例的基于圖形學(xué)的三坐標(biāo)檢測系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。如圖6所示，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的基于圖形學(xué)的三坐標(biāo)檢測系統(tǒng)，包括夾具平臺(tái)100、三角架200、圖像拍攝裝置300和控制器400。

其中，三角架200放置在夾具平臺(tái)100上，三角架200在三個(gè)相互垂直的方向上分別具有三個(gè)預(yù)設(shè)長度。圖像拍攝裝置300用于對夾具平臺(tái)100以多個(gè)角度拍攝多張圖片?？刂破?00用于根據(jù)多張圖片采用圖形學(xué)方法進(jìn)行計(jì)算，得到三角架200在夾具平臺(tái)100上的空間三坐標(biāo)信息。控制器400還用于根據(jù)三角架200在夾具平臺(tái)100上的空間三坐標(biāo)信息、三角架200和待測零部件在多張圖片中的幾何比例關(guān)系，通過圖形學(xué)方法計(jì)算得到待測零部件的三坐標(biāo)信息。

根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的基于圖形學(xué)的三坐標(biāo)檢測系統(tǒng)，根據(jù)對夾具平臺(tái)以多個(gè)角度拍攝多張圖片采用圖形學(xué)方法進(jìn)行計(jì)算，得到三角架在夾具平臺(tái)上的空間三坐標(biāo)信息，進(jìn)而根據(jù)三角架的空間三坐標(biāo)信息、三角架和待測零部件在圖片中的幾何比例關(guān)系，通過圖形學(xué)方法計(jì)算得到待測零部件的三坐標(biāo)信息，相機(jī)拍攝的方式進(jìn)行檢測提高了檢測效率；采用小型設(shè)備進(jìn)行檢測，對場地要求低，適用于多種場合進(jìn)行測量；可用于焊接分總成零部件的測量，可直接用于分總成夾具的調(diào)試。

在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，夾具平臺(tái)100上設(shè)置有標(biāo)準(zhǔn)尺寸的網(wǎng)格，三角架200和待測零部件設(shè)放置在網(wǎng)格內(nèi)。

在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，控制器400還用于通過檢測點(diǎn)在三角架的三個(gè)相互垂直方向上的三個(gè)投影點(diǎn)，并使用圖形學(xué)方法計(jì)算得到待測零部件的三坐標(biāo)信息。

在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，多張圖片中包括至少一張以垂直與夾具平臺(tái)100的方向上拍攝的圖片。

在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，三角架200在三個(gè)相互垂直方向上的長度相同。

需要說明的是，本發(fā)明是是實(shí)施例的基于圖形學(xué)的三坐標(biāo)檢測系統(tǒng)與本發(fā)明實(shí)施例的基于圖形學(xué)的三坐標(biāo)檢測方法的具體實(shí)施方式類似，具體參見方法部分的描述，為了減少冗余，不作贅述。

另外，本發(fā)明實(shí)施例的基于圖形學(xué)的三坐標(biāo)檢測方法和基于圖形學(xué)的三坐標(biāo)檢測系統(tǒng)的其它構(gòu)成以及作用對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言都是已知的，為了減少冗余，不做贅述。

在本說明書的描述中，參考術(shù)語“一個(gè)實(shí)施例”、“一些實(shí)施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結(jié)合該實(shí)施例或示例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)包含于本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施例或示例中。在本說明書中，對上述術(shù)語的示意性表述不一定指的是相同的實(shí)施例或示例。而且，描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)可以在任何的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例或示例中以合適的方式結(jié)合。

盡管已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實(shí)施例，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以理解：在不脫離本發(fā)明的原理和宗旨的情況下可以對這些實(shí)施例進(jìn)行多種變化、修改、替換和變型，本發(fā)明的范圍由權(quán)利要求及其等同限定。