大尺寸圆形零部件尺寸高精度视觉测量方法

来源：电子测量技术杂志2024年第11期北京时间：

作者：巢渊，曹震，杜帅帅，张敏

单位：1.江苏理工学院机械工程学院 常州 213001; 2.河海大学信息科学与工程学院 常州 213022; 3.常州祥明智能动力股份有限公司 常州 213011

摘要：圆环类零部件，在进行环形光源和条形光源照射方式下的圆环直径尺寸测量时，通常存在零部件倒角特征成像出现宽边缘、受厚度影响导致圆环边界呈现阴影、表面纹理及擦痕影响图像处理效率、相机视野不足无法单次采集大尺寸圆形零部件高分辨率全景图像等问题。本文提出一种基于改进SURF图像拼接的圆形零部件尺寸测量方法，通过光照优化、图像拼接和亚像素边缘检测实现零部件尺寸的高精度测量。首先，分别提出条形光源45°布置、环形光源垂直向下和条形光源45°组合布置的照射方式，用以消除在零部件成像中存在的宽边缘、阴影、纹理及擦痕等对尺寸测量的影响。其次，改进SURF特征匹配法，定位拼接图像重叠区域进行特征点粗匹配。接着，提出RANSAC算法对特征点进行精匹配，改进图像配准法，等尺寸扩充零部件拼接图像，补充缺失背景区域。然后，提出加权平均融合算法对拼接图像进行平滑处理，获取高分辨率零部件全景图像。最后，改进最小二乘法拟合圆方法，以实现图像中边缘圆环的拟合，通过像素尺寸转化获取零部件实际尺寸值。实验结果表明，该方法相比传统视觉测量方法精度更高，与三坐标测量仪测量参考值相对误差在0.044 4%以内。

关键词：光照优化;SURF特征提取;图像拼接;圆拟合;视觉测量

基金资助：国家自然科学基金（51905235）、江苏省自然科学基金（BK20191037）项目资助