(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210671522.9 (22)申请日 2022.06.15 (71)申请人 长春光华学院 地址 130033 吉林省长 春市经济技 术开发 区武汉路3 555号 (72)发明人 苗建伟　姜波　赵京鹤　张翠翠　 (74)专利代理 机构 吉林长春新纪元专利代理有 限责任公司 2 2100 专利代理师 王怡敏 (51)Int.Cl. G06T 7/62(2017.01) G06T 7/64(2017.01) G06T 7/80(2017.01) G06T 7/73(2017.01) G06T 7/13(2017.01) (54)发明名称 基于二次曲线不变量的薄壁冲压件孔组尺 寸测量方法 (57)摘要 本发明涉及一种基于二次曲线不变量的薄 壁冲压件孔组尺寸测量方法， 机器视觉测量技术 领域。 首先建立摄像机成像坐标系统， 摄像机坐 标系与世界坐标系原点重合， 世界坐标系Z轴垂 直指向零件待测表面。 用方格标板标定摄像机内 部参数和镜头畸变后， 打印已知直径的圆环并粘 贴在待测孔所在零件表面后， 拍摄图像。 计算圆 环大、 小圆边缘轮廓理论椭圆和拟合椭圆不变 量， 建立椭圆系数之间关系， 求出圆环中心的 Z轴 世界坐标 Z0和摄像机坐标向世界坐标转换矩阵。 最后， 依据同样原理， 求出孔位置尺寸和直径尺 寸， 实现孔位置和直径精度的非接触测量。 本发 明方法适合多孔冲压件， 特别是多个表面分布孔 的冲压件的大批量快速在线检测。 权利要求书2页 说明书11页 附图2页 CN 114998417 A 2022.09.02 CN 114998417 A 1.一种基于二次曲线不变量的薄壁冲压件孔组尺寸测量方法， 其特征在于： 包括如下 步骤： (1)设定CCD摄像机成像坐标系， 标定CCD摄像机内部参数和镜头畸变， 建立孔位置和直 径测量模型； (2)建立已知直径圆环大、 小圆边缘的理论椭圆方程， 在理论图像坐标系下椭圆拟合圆 环大、 小圆边 缘图像坐标， 计算 边缘曲线不变量； (3)建立圆环大、 小椭圆理论方程系数和 拟合方程系数之间的修正关系， 求解摄像机坐 标向世界坐标转换矩阵Q； (4)计算待测孔中心的世界坐标和半径。 2.根据权利要求1所述的基于二次曲线不变量的薄壁冲压件孔组尺寸测量方法， 其特 征在于： 步骤(1)所述的建立 孔位置和直径测量模型， 具体步骤如下： (1.1)设定CCD摄像机成像的坐标系统； 成像系 统涉及的坐标系包括摄像机坐标系、 图 像像素坐标系 、 图像物理坐标系和世界坐标系； 构建摄 像机坐标系和世界坐标系转换关系； (1.2)标定CCD摄像机 的内参和镜头畸变系数； 先固定好CCD摄像机， 连接计算机， 采集 标定板图像， 之后， 保持C CD摄像机位置不动， 焦距不变。 3.根据权利要求1所述的基于二次曲线不变量的薄壁冲压件孔组尺寸测量方法， 其特 征在于： 步骤(2)所述的计算 边缘曲线不变量， 具体步骤如下： (2.1)在薄白纸上打印已知直径圆环， 圆环尺寸保证能平整粘贴在待测孔组所在零件 表面B的无孔区域； (2.2)相对于步骤(1)中的CCD摄像机， 调整待测零件位置， 直到在电脑屏幕上观察到清 晰图像为止， 采集 一幅待测孔组所在零件表面B的图像； (2.3)检测步骤(2.2)所述待测孔组所在零件表面B的图像中圆环大、 小圆边缘点亚像 素图像坐标， 用C CD摄像机内参和镜 头畸变系数将检测的亚像素坐标转换为图像坐标； (2.4)分别计算C CD摄像机坐标系下圆环大、 小圆边 缘理论椭圆不变量Db和Ds； (2.5)根据CCD摄像机拍摄的待测孔组所在零件表面B上同心圆环的图像， 检测该圆环 大、 小圆边缘点的像素坐标， 并利用CCD摄像机内参和镜头畸变系数将检测的圆环大、 小圆 边缘点像素坐标转换为理论图像坐标； 然后在理论图像平面上， 利用大、 小圆边缘点的理论 图像坐标分别进行椭圆代数拟合， 得到大、 小圆边缘拟合椭圆方程系数； 计算拟合椭圆不变 量Dnb和Dns。 4.根据权利要求1所述的基于二次曲线不变量的薄壁冲压件孔组尺寸测量方法， 其特 征在于： 步骤(3)所述的求 解CCD摄像机坐标向世界坐标转换矩阵Q， 具体步骤如下： (3.1)构建圆环大、 小椭圆理论方程系数和 拟合方程系数之间的修正关系， 分别计算椭 圆中心世界坐标Z0以及大、 小椭圆修正系数kb和ks； 由于世界坐标系的Z轴垂直指向待测孔 组所在零件表面B， 因此这里的Z0亦是待测孔的世界坐标的Z坐标值； (3.2)利用圆环大、 小圆边缘的拟合椭圆方程系数、 椭圆中心世界坐标Z0和大、 小椭圆修 正系数kb和ks， 求解步骤(1)中C CD摄像机坐标向世界坐标转换矩阵Q。 5.根据权利要求1所述的基于二次曲线不变量的薄壁冲压件孔组尺寸测量方法， 其特 征在于： 步骤(4)所述的计算待测孔中心的世界坐标坐标和半径， 具体步骤如下： (4.1)利用待测孔组所在零件表面B的图像， 检测待测孔边缘图像的像素坐标， 利用CCD权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114998417 A 2摄像机内参和镜 头畸变系数将边 缘的像素坐标转换为理论图像坐标； (4.2)利用待测孔边缘的理论图像坐标， 重复步骤(2.5)， 拟合待测孔边缘曲线， 得到待 测孔边缘拟合椭圆方程系数； 计算待测孔 边缘拟合椭圆中心点的理论图像坐标； (4.3)根据针孔成像原理， 光线中心， 即CCD相机坐标系 原点与椭圆中心点的连线， 该连 线与待测孔组所在零件表面B的交点 就是孔中心； (4.4)利用CCD摄像机坐标系向世 界坐标系转换矩阵Q， 计算待测孔中心世界坐标， 求出 各孔的相对位置信息； (4.5)根据步骤(4.2)的待测孔边缘拟合椭圆方程系数mn＝[an bn cn dn enfn]及其不变 量Dn的关系， 联立 求解待测孔半径。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114998417 A 3