一种分析零件的实测图的方法
【专利摘要】本发明一种分析零件的实测图的方法，包括：获取包括零件的理论电子图和实测图的对比图，该对比图能够部分显示或全部显示于用户界面，其中，所述理论电子图的轮廓包括多个理论线条，所述实测图的轮廓包括多个实测线条；获取所述对比图的偏差尺寸数据。在本发明中，通过将零件的实测图的轮廓形状与理论电子图进行对比，并测量例如，直径，距离，角度，曲率等多种形状参数，进而在用户界面中进行交互式的数据处理以及采用了多种方式进行图形对比，并且将图形对比中的数据参数进行图形化、列表式等方式的显示，以便精确和清晰地从实测图中判断加工地零件是否满足要求。
【专利说明】一种分析零件的实测图的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及零件例如钣金件的检测领域，尤其涉及一种分析零件的实测图的方法。
【背景技术】
[0002]钣金是一种针对金属薄板的综合加工工艺，其显著特征是同一零件在各个部位的厚度完全一致。由于钣金具有重量轻、强度高、成本低、工艺灵活、适于大规模量产等特点，因此在工业领域的许多方面得到了广泛的应用，例如通讯、交通、电力、电梯、农业装备、工程机械、家用电器等。
[0003]一个典型的钣金零件包括了下料、折弯、焊接等几个工序。本发明中提到的“钣金零件”特指由金属薄板坯料进行下料之后得到的二维平面零件，这个零件通常需要进行折弯、焊接、表面处理等后续工序才能成为一个完整的零件。目前最常用的下料工艺是数控下料，也就是根据零件的二维CAD图形，通过数控编程，然后在数控(转塔)冲床、激光切割机、等离子切割机、水射流或者其它类型的数控切割机上进行自动加工的一种现代化加工方式。
[0004]由于下料是钣金的第一个工序，因此需要保证零件的准确性以避免将错误带到下一个工序甚至成品。传统的钣金零件的检测手段包括游标卡尺、卷尺等，但是检测效率、检测精度都很低，并且极易发生漏检和错检的现象，这主要是由钣金零件的特点决定的。同样，三坐标测量机等现代化检测手段也不适于钣金零件的检测。对于零件的图形化、交互式的分析方式有很大的需求。
【发明内容】
[0005]为此，本发明的目的在于提供一种分析零件的实测图的方法。
[0006]为实现上述目的，本发明的分析零件的实测图的方法包括:获取包括所述零件的理论电子图和所述实测图的对比图，该对比图能够部分显示或全部显示于用户界面，其中，所述理论电子图的轮廓包括多个理论线条，所述实测图的轮廓包括多个实测线条；获取所述对比图的偏差尺寸数据；根据所述对比图尺寸数据来分析所述零件的实测图。
[0007]优选地，根据本发明的分析零件的实测图的方法，获取所述对比图之前进一步包括:获取所述理论电子图和所述实测图；配准所述理论电子图和所述实测图，以便将所述理论电子图和所述实测图的重心重合或基准点重合。
[0008]优选地，根据本发明的分析零件的实测图的方法，获取所述对比图尺寸数据至少包括下述一种:导入所述理论电子图，以获取理论尺寸，该理论尺寸包括多个理论尺寸项，该理论尺寸项为所述理论线条的测量值；测量所述实测图，以获取所述实际尺寸，该实际尺寸包括多个实际尺寸项，该实际尺寸项为所述实际线条的测量值；确定所述理论电子图与所述实测图的偏差尺寸，该偏差尺寸包括多个偏差尺寸项，该偏差尺寸项为所述理论线条和对应该理论线条的所述实测线条的偏差值。[0009]优选地，根据本发明的分析零件的实测图的方法，分析所述零件的实测图包括:在所述对比图中，标注并显示所述对比图尺寸数据为多个标注项以进行分析；以及在所述用户界面中，根据所述对比图尺寸数据生成并显示尺寸列表以进行分析其中，所述尺寸列表包括多个列表项，每个所述列表项包括所述理论线条或所述实测线条的测量标注类型、所述理论尺寸项、所述实测尺寸项。
[0010]优选地，根据本发明的分析零件的实测图的方法，分析所述零件的实测图还包括下述中至少一种:当选中所述理论线条或所述实测线条时，在用户界面中弹出信息窗口，所述信息窗口的显示内容包括理论尺寸项、所述实际尺寸项、所述偏差值、公差标准以及公差；以及当选中两个所述理论线条或两个所述实测线条时，在用户界面中弹出信息窗口，所述信息窗口显示内容包括两个所述理论线条的理论相对尺寸、两个所述实侧线条的实际相对尺寸、所述偏差值、公差以及公差标准。
[0011]优选地，根据本发明的分析零件的实测图的方法，所述理论相对尺寸的测量内容至少包括下述一种:两个所述理论线条的连接线段的距离；所述连接线段与用户界面中的坐标轴的夹角；所述连接线段与所述对比图边缘轮廓线的夹角；以及所述理论线条到所述对比图边缘轮廓线的距离值。
[0012]优选地，根据本发明的分析零件的实测图的方法，所述实际相对尺寸的测量内容至少包括下述一种:两个所述实际线条的连接线段的距离；两个所述实际线条的连接线段与用户界面中的坐标轴的夹角；两个所述实际线条的连接线段与所述对比图边缘轮廓线的夹角；以及所述实际线条到所述对比图边缘轮廓线的距离值。
[0013]优选地，根据本发明的分析零件的实测图的方法，所述尺寸列表项进一步包括所述偏差尺寸项、公差标准、公差以及通过比较所述偏差尺寸项与所述公差而获取的尺寸状态值，其中，所述尺寸状态值为合格或不合格。
[0014]优选地，根据本发明的分析零件的实测图的方法，分析所述零件实测图进一步包括:根据所述尺寸列表项的内容，进行排序；根据所述尺寸状态值，显示所述零件中的加工合格的线条对应的所述尺寸列表项、显示述零件中的加工不合格的线条对应的所述尺寸列表项或者显示全部尺寸列表项。
[0015]优选地，根据本发明的分析零件的实测图的方法，所述尺寸列表项的内容能够在用户界面中编辑修改。
[0016]优选地，根据本发明的分析零件的实测图的方法，分析所述零件实测图进一步包括:将所述标注项与所述尺寸列表项数据同时显示于用户界面中，其中，当在用户界面中选中所述标注项时，与该标注项关联的所述尺寸列表项突出显示；以及，当在用户界面中选中所述尺寸列表项时，与该尺寸列表项关联的所述标注项突出显示。
[0017]优选地，根据本发明的分析零件的实测图的方法，分析所述零件的实测图还包括:将所述偏差值图形化显示以对所述零件的实测图进行分析。
[0018]优选地，根据本发明的分析零件的实测图的方法，将所述偏差值图形化显示包括下述中至少一种:将所述偏差值图形化为比例线段，将该比例线段沿所述偏差值对应的所述理论线条或所述实测线条的边缘点的法向显示，以形成沿所述理论线条或所述实测线条的外形的辐射状的比例线段序列；根据所述偏差值的公差对所述偏差值进行分类，以对所述比例线段序列进行多种颜色的标定；以及当选中所述比例线段时，显示该比例线段代表的所述偏差值。
[0019]优选地，根据本发明的分析零件的实测图的方法，进一步包括将不同颜色进行标定的所述比例线段序列的数值范围显示于用户界面，并且显示位置能够改变或固定位置显示，显示大小能够设定为不随所述用户界面的缩放而移动。
[0020]综上，本发明的分析零件的实测图的方法，通过将零件的实测图的轮廓形状与理论电子图进行对比，并测量例如，直径，距离，角度，曲率等多种形状参数，进而在用户界面中进行交互式的数据处理以及采用了多种方式对理论电子图与所述实测图进行图形对比，并且将图形对比中的数据参数进行图形化、列表式等方式的形象显示，以便精确和清晰地从实测图中判断加工地零件是否满足要求。
【专利附图】
【附图说明】
[0021]通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。在附图中:
[0022]图1示出了为获取本发明零件的对比图所采用的零件检测方法的检测系统的结构示意图；
[0023]图2示出了检测系统的一种实施方式；
[0024]图3示出了采用远心镜头进行型材截面测量的工作示意图；
[0025]图4示出了为获取本发明的零件对比图所采用的零件测量方法的一个实施方式的流程图；
[0026]图5示出了为获取本发明的零件对比图所采用的零件测量方法的一个实施方式的确定工作台的光照模型的方法流程图；
[0027]图6示出了获取本发明的零件对比图所采用的零件测量方法的一个实施方式的确定图像获取设备与工作台的相对位置关系的方法流程图；
[0028]图7示出了两个子步骤中建立坐标系之间的对应关系的示意图；
[0029]图8示出了为获取本发明的零件对比图所采用的零件测量方法的一个实施方式、根据所获取的图像以及所述形状模型来确定所述零件的形状的操作流程图；
[0030]图9示出了图像获取设备所看到的坐标与实际坐标之间的差异的示意图；
[0031]图10示出了为获取本发明的零件对比图所采用的零件测量方法的一个实施方式的、对所述边缘点在所述工作台坐标系中的空间位置向量进行微调的示意性流程图；
[0032]图11示出了为获取本发明的零件对比图所采用的零件测量方法的一个实施方式的确定每个所述边缘点边缘处于所述零件的上边缘还是下边缘的示意图；
[0033]图12示出了为获取本发明的零件对比图所采用的零件测量方法的一个实施方式的、切口边缘为短斜线的示意图；
[0034]图13示出了为获取本发明的零件对比图所采用的零件测量方法的一个实施方式的、切口边缘为切口边缘为长斜线的示意图；
[0035]图14示出了为获取本发明的零件对比图所采用的零件测量方法的一个实施方式的、切口边缘的界面为梯形的示意图；
[0036]图15示出了为获取本发明的零件对比图所采用的零件测量方法的一个实施方式的，切口边缘的界面为梯形的示意图；
[0037]图16示出了为获取本发明的零件对比图所采用的零件测量方法的一个实施方式的将所确定的形状与预先存储的所述零件的电子图纸进行比较的流程图；
[0038]图17示出了根据本发明的分析零件实测图的方法的一个实施例的用户界面显示图；
[0039]图18示出了根据本发明的分析零件实测图的方法的一个实施例中，对标注尺寸进行手动添加和隐藏所有尺寸信息的显示界面；
[0040]图19示出了根据本发明的分析零件的实测图的方法的实施例中，列表显示尺寸数据的示意图；
[0041]图20示出了根据本发明的分析零件的实测图的方法的实施例中，弹出窗口显示选中理论线条的用户界面图；
[0042]图21示出了根据本发明的分析零件的实测图的方法的实施例中，选中两个圆形线条的弹出窗口显示界面图；
[0043]图22示出了根据本发明的分析零件的实测图的方法的实施例中，选中两个直线线条的弹出窗口显示界面图；
[0044]图23示出了根据本发明的分析零件的实测图的方法的实施例中，根据理论尺寸值进行排序的界面显示图；
[0045]图24示出了根据本发明的分析零件的实测图的方法的实施例中，对尺寸列表项进行修改的示意图；
[0046]图25示出了根据本发明的分析零件的实测图的方法的实施例中，关联显示标注项和尺寸列表项的示意图；
[0047]图26示出了根据本发明的分析零件的实测图的方法的实施例中，图形化显示偏差值的示意图；
[0048]图27示出了根据本发明的分析零件的实测图的方法的实施例中，不同颜色的误差比例线段的数值范围固定显示的示意图。
【具体实施方式】
[0049]下面结合附图和具体的实施方式对本发明作进一步的描述。
[0050]图1示出了为获取本发明零件的对比图所采用的零件检测方法的检测系统的结构示意图。
[0051]如图1所示，该零件检测系统包括工作台100，图像获取设备200以及图像处理装置300。其中，所述工作台具有用来承载待测零件500的支承件；所述支承件可以是如图1和图2中所示的工作台顶部的工作台面110，也可以是如图3中所示的零件支架700。可以将零件放置在所述工作台面上110上或零件支架700上，使待检测部分朝向所述图像获取设备200，由图像获取设备200对该部分进行成像；所述图像处理装置300与所述图像获取设备200相连，以接收由图像获取设备200传输来的图片。所述图像处理装置中配设有专业的图像处理软件，在其接收到图像后，通过该专业图像处理软件对图像进行处理，进而获得零件轮廓的完整信息。通过该种测量方式，实现了零件的快速、精准测量，避免了人为测量带来的误差。其中，所述零件可以为钣金零件或者型材，还可以是诸如木板、石材、PVC、复合材料等任何其它不透明的非金属材料制成的零件。零件可以是平面的，也可以是立体的。
[0052]除了实现快速、精准的测量，本发明所述检测系统在处理获得零件轮廓的完整信息后，还可以根据需要将这些信息与基准CAD图形进行匹配，得到轮廓的配准图，并在配准图的基础上进行各种测量和检测。这些信息也可以直接以高质量DXF格式的图形文件保存并输出。
[0053]为了保证图像获取设备能够获取高质量的图像，本发明所述检测系统还可以配置光源，以用来对零件提供稳定的照明，避免因光线问题影响成像质量。所述光源400的设置位置可以有多种，例如可以将其设置在所述工作台100的斜上方，如图1中所示。此时，所述光源400的具体设置位置可以根据成像单元与工作台的距离进行适当调整，直至达到最佳角度和位置，实现最佳照明效果。所述光源400还可以设置在所述工作台面110的下方。如图1和图2所示的结构中，所述工作台由支撑腔体120和工作台面110组成，可以在位于所述工作台面110下方的支撑腔体120内设置光源(图中未示出)。此时，所述工作台面110是透明或半透明的，以保证光线能够从工作台中透射出来，对零件形成照明效果。将光源设置在所述工作台面下方时，可以在所述支撑腔体的侧壁上设置散热孔，将光源在发光过程中产生的热量散发出去，防止工作台温度过高。
[0054]本发明所述检测系统中，所述工作台面110由具有良好的抗冲击强度和热稳定性的钢化玻璃制成。所述光源400为荧光灯或LED灯，当然，其他任何能够对所述零件提供良好照明效果的光源也适用于本发明。
[0055]本发明中，根据目标零件类型，可以选择使用不同类型的图像获取设备，包括CCD相机、CMOS相机和光学扫描仪等。其中，所述光学扫描仪类似于传统的办公室扫描仪，在对目标零件截面进行成像时，将零件截面放置在工作台面上，使用线阵CCD对零件进行扫描，所述线阵CCD通过机械机构运动，其与照明装置集成在一起。通过该扫描方式，可得到目标零件的截面图像。
[0056]当使用CCD相机或CMOS相机时，还可以根据目标零件类型和应用领域的不同，使用不同类型的光学镜头。较为常用的镜头类型主要为广角镜头和远心镜头。
[0057]另外，还可以根据目标零件尺寸的不同，选择所述图像获取设备的数量。例如，当目标零件尺寸较�。褂靡桓鐾枷窕袢∩璞讣纯苫袢「昧慵穆掷畔ⅲ欢蹦勘炅慵叽缃洗笫保桓鐾枷窕袢∩璞肝薹ɑ袢⊥暾耐枷瘢蛘呋袢〉耐枷裰柿坎桓呤保梢匝≡袷褂昧礁龌蛄礁鲆陨系耐枷窕袢∩璞阜直鸾谐上瘢笸ü枷翊砣砑愿鞲鐾枷窕袢∩璞富袢〉耐枷窠衅唇�、组合、处理，最终获得零件的完整图像信息。因此，本发明并不限制图像获取设备200的数量。
[0058]通常情况下，图像获取设备200与工作台100的位置相对固定，但是目标零件可以根据需要进行移动以便进行多次成像。图2示出了本发明一种实施方式的检测系统结构示意图。如图2所示，所述成像单元位于所述工作台100的上方，两者通过立柱130实现连接，在所述立柱的顶端设置有水平伸出部分140，所述成像单元设置在所述水平伸出部分140内(图中未示出)。所述立柱130的高度以保证所述工作台的工作台面110全部位于所述成像单元200的成像范围内为宜。此时，将零件置于所述工作台面110的任何位置上，所述图像获取设备200均能获取其图像。根据目标零件的大小不同，所述工作台面110的尺寸可以从最小的300 X 210mm (A4纸张规格)到1500 x 4000mm，甚至可以更大。[0059]当需要对型材的截面进行测量时，一般使用远心镜头(Telecentric镜头)来进行成像。远心镜头主要是为纠正传统工业镜头视差而设计，因为在精密光学检测系统中，由于普通光学镜头会存在一定的制约因素，如影像的变形、视角选择而造成的误差、不适当光源干扰下造成边界的不确定性等问题，进而影响测量的精度。而远心镜头能有效降低甚至消除上述问题，它可以在一定的物距范围内，使得到的图像放大倍率不会变化。采用远心镜头对型材表面进行成像，能够保证获取高品质的图像。
[0060]由于型材一般长度较长，检测系统不适宜采用图2中所示的图像获取设备位于工作台上方的结构，此时可将所述图像获取设备与工作台面呈水平设置，此时无需对型材进行切割即可对其截面进行测量。图3示出了采用远心镜头进行型材截面测量时的工作示意图。如图3所示，型材600水平放置于工作台(图中未示出)上，型材的截面610朝向远心镜头210。型材截面610保持平整，且在周围环绕有光源400，以提高成像的品质。现有的远心镜头的最大直径一般为300mm,所以一次测量的最大型材截面尺寸为240 x 180mm。如果型材截面的尺寸较大，则需要对其不同部位进行多次成像。此时，可以移动所述远心镜头来获取不同部位的图像，也可以如图3中所示，在工作台上设置一个能够上下运动的零件支架700，将所述型材600架设在所述零件支架700上，通过调节零件支架来改变型材截面的高度，从而使得远心镜头210能够获取不同部位的图像。最终，将获取的型材截面各部位的图像进行拼接，得到型材截面的整体图像。
[0061]本发明所述检测系统中，所述图像处理装置300包括数据处理器310以及人机交互装置。所述数据处理器310与所述图像获取设备200相连，接收图像并进行处理。所述人机交互装置包括显示器320和操作装置。其中，所述显示器320用于显示所述数据处理装置310对图像的处理结果，所述操作装置对所述数据处理装置310进行操作，例如零件二维图纸的生成、导出和保存等。所述操作装置可以是鼠标与键盘或者是操作面板。
[0062]下面结合图4来讨论根据本发明的一个实施方式的，获取零件图像以及对零件图像进行处理以确定零件是否符合电子图纸的要求的方法。
[0063]如图4所示，本发明提供的零件检测方法10包括:在步骤1300，获取所述零件的图像；在步骤1400，获取所述零件的形状模型；在步骤1500，根据所获取的图像以及所述形状模型来确定所述零件的形状；以及，在步骤1600，将所确定的形状与预先存储的所述零件的电子图纸进行比较，以确定所述零件是否与所述电子图纸匹配。
[0064]如图1-图3所示，获取零件的图像可以采用一个或多个摄像头，所采用的摄像头可以是市场上在售的相机，例如佳能、索尼、富士等品牌的相机，或者可以单独是这些相机中所采用的镜头以及所需的控制设备。对于图3所示的远心镜头，也可以采用任何市场在售的镜头，这里将不再详细描述。对图像进行拼接的技术并不是本发明所要讨论的重点，因此这里将不再详述。
[0065]摄像头的数量取决于镜头所能涵盖的面积以及零件的大�。杂诖笮土慵蛐枰喔鼍低防磁纳愀昧慵牟煌糠郑⒔庑┎煌糠肿楹掀鹄匆孕纬赏暾牧慵枷瘛�
[0066]图5示出了根据本发明一个实施方式的确定工作台的光照模型的方法流程图。
[0067]如图5所示，在获取所述零件的图像之前，优选地需要对镜头以及工作台的位置关系进行标定，以获取精确度较高的图像。根据本发明的一个优选实施方式，本发明的方法进一步包括:在步骤1100，在获取所述零件的图像之前，确定所述工作台的光照模型，包括:在子步骤1110，利用多组光圈和快门的组合获取所述工作台的暗图；在子步骤1120，利用所述多组光圈和快门的组合获取所述工作台的亮图；在子步骤1130，选择所述暗图中亮度值稳定在第一特定范围内并且所述亮图中亮度值稳定在第二特定范围内所对应的光圈和快门组，以得到所述工作台的光照模型。
[0068]对于子步骤1110中所述的获取工作台的暗图，可以采用如下方式来进行。首先，关闭工作台上的光源，使得图像获取设备获取到的光源完全来自于外界的光线；然后，用不同的光圈和快门的组合获取工作台图像，称之为暗图。拍摄的时候要确保工作台的台面上没有任何的物品。
[0069]这里所用到的光圈和快门的组合可以是一些经验值，也可以是光圈或快门参数在一定区间内，一定间隔上的简单排列组合，从而自动进行拍摄。
[0070]对于子步骤1120中所述的获取工作台的亮图，可以采用如下方式来进行。打开工作台光源，使得图像获取设备获取到的光源来自于外界的光线和工作台的光源。用子步骤1110中的光圈或快门组合重新拍摄工作台面，所得的图像称之为亮图。同时也要确保工作台的台面上没有任何的物品。
[0071 ] 对于子步骤1130，挑选最优的光圈和快门组合，相应得到的亮图和暗图中的亮度值均能稳定在某个合理的范围内。
[0072]分析每个光圈或快门组合获取到的亮图和暗图。如果图像中的所有像素亮度值均稳定在一定的区间内，如函数(I)所述，则这组亮图和暗图将成为工作台的光照模型。
[0073]light_value e [VminlVmaJ (I)
[0074]这里的light_value值图像中所有像素的亮度值，[Vniin, VmaJ指一个特定的区间，是个经验值，一般情况下light_value的值域为[0，255]，亮图的区间在[200，250]，暗图的区间在[0，50]。即，根据本发明的一个优选实施方式，所述第一特定范围Vmin的值域为[0，50]，所述第二特定范围Vmax的值域为[200，250]。
[0075]图6示出了根据本发明一个实施方式的确定图像获取设备与工作台的相对位置关系的方法流程图。
[0076]如图6所示，根据本发明的一个实施方式，进一步包括:在确定所述工作台的光照模型之后，以及在获取所述零件的图像之前，在步骤1200，确定图像获取设备与工作台的相对位置关系，包括:在子步骤1210，在所述工作台上铺设均匀的黑白相间的棋盘格；在子步骤1220，调整所述图像获取设备，以使得所述棋盘格充满所述图像获取设备的整个视野，并使得所述图像获取设备能够拍摄所述棋盘格中尽可能大的面积；在子步骤1230，使得工作台坐标系和图像获取设备坐标系的三个维度分别对应起来；以及，在子步骤1240，通过所述图像获取设备拍摄所述棋盘格来确定所述工作台上每个点的坐标；其中，所述工作台坐标系以充满所述图像获取设备的整个视野的棋盘格的中心为坐标原点，工作台坐标系的X轴和Y轴分别平行于所述工作台的两个边，Z轴垂直于所述工作台，表示为(XwYwZw);所述图像获取设备坐标系以所述图像获取设备的光心为坐标原点，以相机的光轴为z轴，方向与所述工作台坐标系的Z轴相反，图像获取设备坐标系的X轴和Y轴分别平行于工作台坐标系的Y轴和X轴，表示为(XJcZc)。
[0077]对于子步骤1210中所述的黑白相间的棋盘格，其类似于国际象棋样式的棋盘格。工业上应用的棋盘格可以从市场上得到，而且,在文献Z.Zhang.A flexible new techniquefor camera calibration.1EEE Transactions on Pattern Analysis and Machine Intelligence, 22(11):1330-1334，2000 以及 Z.Zhang.Flexible Camera Calibration ByViewing a Plane From Unknown Orientations.1nternational Conference on ComputerVision (ICCV' 99), Corfu, Greece, pages666_673, Septemberl999 中对米用棋盘格进行标定进行了详细描述，此处将不再进行赘述。
[0078]对于子步骤1220，本发明的目的在于使得单个图像设备获取尽量大的面积。如上文所述，对于单个设备无法覆盖的面积，则可以使用多个图像获取设备来拍摄工作台/零件的不同部分。
[0079]图7示出了子步骤1230和子步骤1240中建立坐标系以及坐标系之间的对应关系的示意图。
[0080]如图7所示，工作台坐标系以该相机所能涵盖的最大面积的中心为原点，分别建立表不为(XwYwZw)的坐标系，相机坐标系的原点为该相机的光心，光轴为z轴。实际上,相机的Z轴与工作台的Z轴从向量上来看延伸方向相反,但处于同一条直线上。工作台坐标系的X轴和Y轴分别平行于相机坐标系的Y轴和X轴。实际上，从图7中可以看出，工作台坐标系与图像获 取设备坐标系是呈180度的旋转。
[0081]当然，相机的Z轴与工作台的Z轴并不必然处于同一直线上，这样仅仅是为了简化计算，实际上，即使二者不处于同一条直线上，也可以通过简单平移的方式来进行本发明的各种计算。自然，X轴和y轴也并不必然平行，而是可以有一定角度，这样可以通过简单的角度旋转的方式来进行本发明的各项计算。
[0082]此外，上面仅仅是示出了本发明的一些实施方式。根据本发明的另一些实施方式，维度对应也并不必须是如图7所示的那种方式，相机的X、Y和Z轴与工作台的Χ、Υ和Z轴可以是分别对应的，即工作台坐标系和相机坐标系仅仅存在平移，而不存在角度的变换。在这种方式下，仅仅通过简单的坐标变换就可以实现如图7所示的计算方式。
[0083]因此本发明所述的“维度对应”可以采用多种方式来进行，而不仅仅限于图7所示的那种实施方式。
[0084]为了进一步提高精度，可以对所获取的零件的图像进行校正。根据本发明的一个优选实施方案，进一步包括:利用所述工作台的光照模型，以下列方式来校正所获取的所述零件的图像:
V X V
_Fero9FJ
rln , (t /
I
[0085]|(r-Od+ v Fe K,K)(2)
jr jrπμλ? 7 I ,
a
Fe[F,255]
255 V‘， 』
[0086]其中，V为零件图像中的每个像素的亮度值为亮图中与所述每个像素相对应位置的像素亮度值，Vd为暗图中与所述每个像素相对应位置的像素亮度值；Vmin和Vmax分别是预先设定的亮度值的最小值和最大值。
[0087]具体而言，当将零件放置到工作台上时，图像获取设备可以获取到零件中像素的亮度值V，对应于该像素位置处的亮度值，存在有亮图中的像素亮度值V1和Vd，Vmin和Vmax分别为经验值，本发明优选地分别为10和220。在此情况下，当V大于等于O且小于Vd时，则可以将该零件中相应像素的亮度值V根据上述方程组(2)进行校正，以此类推。
[0088]校正后的值将有利于提闻图像获取的精度。
[0089]在建立好图像获取设备与工作台的坐标系之后，可以确定零件的具体位置，从而确定零件中每个像素所处的位置。图8示出了根据本发明一个实施方式的、根据所获取的图像以及所述形状模型来确定所述零件的形状的操作流程图。
[0090]如图8所示，根据本发明的一个实施方式，根据所获取的图像以及所述形状模型来确定所述零件的形状包括1500包括:在步骤1510，利用边缘检测算子来进行边缘检测以得到边缘点；在步骤1520，根据所述图像获取设备与工作台的相对位置关系，获取所述边缘点在所述工作台坐标系中的空间位置向量；以及，在步骤1530，根据所述零件的形状模型，对所述边缘点在所述工作台坐标系中的空间位置向量进行微调。
[0091]对于步骤1510，可以利用经典的边缘检测算子来进行零件边缘点的检测。这些边缘检测可以是sobel算子、prewitt算子、canny算子或者LOG算子。本发明的一个优选实施方式采用的是canny算子进行边缘检测。上述检测的精度为像素级别。
[0092]根据本发明的一个优选实施方式，为了进一步提高检测的精度，可以在像素级边缘检测的基础上，实现亚像素边缘检测，即利用待检测目标图像的特性，此特性可以为角点、交点、圆点、直线和曲线，对图像进行分析和理解，找到与实际目标特性最相似的位置，在这个过程中利用浮点运算，可使目标位置的精度高于整型像素的精度。亚像素边缘检测的方法有矩方法(灰度矩、空间矩或zernike矩)插值法(线性插值或曲线插值),拟合法(最小二乘线性回归、曲线拟合或曲面拟合)，或者以互相关函数的相关特性为基础的数字相关法。以上几种亚像素边缘检测算法，都可以做到亚像素级别的边缘检测和对像素级边缘的细化，本实例采用的是空间矩的算法。
[0093]由此可见，本发明可以实现像素级别和亚像素级别的边缘检测，从而能够满足不同的精度要求。
[0094]可以理解，当确定了图像获取设备以及工作台的坐标系之后，可以通过适当的坐标转换来确定零件在整个坐标系中的位置，并由此确定零件的大小和尺寸。
[0095]由此，仍然如图7所示，根据本发明的一个实施方式，获取所述边缘点在所述工作台坐标系中的空间位置向量1520包括:确定所述零件的零件图像坐标系，其中所述零件图像坐标系以所述零件的图像的目标表面的左上角为坐标原点，X轴和Y轴分别平行于所述工作台坐标系的X轴和Y轴，表示为(u V)。零件的某个点在相机坐标系中的位置表述为Pimage (u，V)，而在工作台坐标系中的位置表示为P(XW Yff Zw)，如图7所示。下面的函数
(3)表示了各种坐标系之间的转换关系:
【权利要求】
1.一种分析零件的实测图的方法，包括: 获取包括所述零件的理论电子图和所述实测图的对比图，该对比图能够部分显示或全部显示于用户界面，其中，所述理论电子图的轮廓包括多个理论线条，所述实测图的轮廓包括多个实测线条； 获取所述对比图的偏差尺寸数据； 根据所述对比图尺寸数据来分析所述零件的实测图。
2.根据权利要求1所述分析零件的实测图的方法，其中，获取所述对比图之前进一步包括: 获取所述理论电子图和所述实测图； 配准所述理论电子图和所述实测图，以便将所述理论电子图和所述实测图的重心重合或基准点重合。
3.根据权利要求1所述分析零件的实测图的方法，获取所述对比图尺寸数据至少包括下述一种: 导入所述理论 电子图，以获取理论尺寸，该理论尺寸包括多个理论尺寸项，该理论尺寸项为所述理论线条的测量值； 测量所述实测图，以获取所述实际尺寸，该实际尺寸包括多个实际尺寸项，该实际尺寸项为所述实际线条的测量值；以及 确定所述理论电子图与所述实测图的偏差尺寸，该偏差尺寸包括多个偏差尺寸项，该偏差尺寸项为所述理论线条和对应该理论线条的所述实测线条的偏差值。
4.根据权利要求3所述分析零件的实测图的方法，分析所述零件的实测图包括: 在所述对比图中，标注并显示所述对比图尺寸数据为多个标注项以进行分析；以及 在所述用户界面中，根据所述对比图尺寸数据生成并显示尺寸列表以进行分析其中，所述尺寸列表包括多个列表项，每个所述列表项包括所述理论线条或所述实测线条的测量标注类型、所述理论尺寸项、所述实测尺寸项。
5.根据权利要求3所述分析零件的实测图的方法，分析所述零件的实测图还包括下述中至少一种: 当选中所述理论线条或所述实测线条时，在用户界面中弹出信息窗口，所述信息窗口的显示内容包括理论尺寸项、所述实际尺寸项、所述偏差值、公差标准以及公差；以及 当选中两个所述理论线条或两个所述实测线条时，在用户界面中弹出信息窗口，所述信息窗口显示内容包括两个所述理论线条的理论相对尺寸、两个所述实侧线条的实际相对尺寸、所述偏差值、公差以及公差标准。
6.根据权利要求5所述分析零件的实测图的方法，所述理论相对尺寸的测量内容至少包括下述一种: 两个所述理论线条的连接线段的距离； 所述连接线段与用户界面中的坐标轴的夹角； 所述连接线段与所述对比图边缘轮廓线的夹角；以及 所述理论线条到所述对比图边缘轮廓线的距离值。
7.根据权利要求6所述分析零件的实测图的方法，所述实际相对尺寸的测量内容至少包括下述一种:两个所述实际线条的连接线段的距离； 两个所述实际线条的连接线段与用户界面中的坐标轴的夹角； 两个所述实际线条的连接线段与所述对比图边缘轮廓线的夹角；以及 所述实际线条到所述对比图边缘轮廓线的距离值。
8.根据权利要求4所述分析零件的实测图的方法，所述尺寸列表项进一步包括所述偏差尺寸项、公差标准、公差以及通过比较所述偏差尺寸项与所述公差而获取的尺寸状态值，其中，所述尺寸状态值为合格或不合格。
9.根据权利要求8所述分析零件的实测图的方法，分析所述零件实测图进一步包括: 根据所述尺寸列表项的内容，进行排序； 根据所述尺寸状态值，显示所述零件中的加工合格的线条对应的所述尺寸列表项、显示述零件中的加工不合格的线条对应的所述尺寸列表项或者显示全部尺寸列表项。
10.根据权利要求4或8所述分析零件的实测图的方法，其中，所述尺寸列表项的内容能够在用户界面中编辑修改。
11.根据权利要求4所述分析零件的实测图的方法，分析所述零件实测图进一步包括:将所述标注项与所述尺寸列表项数据同时显示于用户界面中，其中， 当在用户界面中选中所述标注项时，与该标注项关联的所述尺寸列表项突出显示；以及 当在用户界面中选中所述尺寸列表项时，与该尺寸列表项关联的所述标注项突出显/Jn ο
12.根据权利要求3所述分析零件的实测图的方法，分析所述零件的实测图还包括:将所述偏差值图形化显示以对所述零件的实测图进行分析。
13.根据权利要求12所述分析零件的实测图的方法，将所述偏差值图形化显示包括下述中至少一种: 将所述偏差值图形化为比例线段，将该比例线段沿所述偏差值对应的所述理论线条或所述实测线条的边缘点的法向显示，以形成沿所述理论线条或所述实测线条的外形的辐射状的比例线段序列； 根据所述偏差值的公差对所述偏差值进行分类，以对所述比例线段序列进行多种颜色的标定；以及 当选中所述比例线段时，显示该比例线段代表的所述偏差值。
14.根据权利要求13所述分析零件的实测图的方法，进一步包括将不同颜色进行标定的所述比例线段序列的数值范围显示于用户界面，并且显示位置能够改变或固定位置显示，显示大小能够设定为不随所述用户界面的缩放而移动。
【文档编号】G01B11/00GK103954213SQ201410156031
【公开日】2014年7月30日 申请日期:2014年4月17日 优先权日:2014年4月17日
【发明者】姜涌 申请人:北京力信联合科技有限公司
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