專利名稱：非接觸測量系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及非接觸測量系統(tǒng)，更具體地涉及復(fù)雜零件表面尺寸的非接觸測量系統(tǒng)和方法。
背景技術(shù)：
復(fù)雜零件的表面測量在制造和修理業(yè)中是非常重要的。一般地，用其中測量裝置與復(fù)雜零件接觸的接觸方法進(jìn)行表面測量。替換地，用專門制造量具進(jìn)行表面測量。這樣的測量系統(tǒng)一般都是高成本的、費(fèi)時的和受誤差影響的。在其它情況下，零件或許由于制造過程引起的太熱不能進(jìn)行基于接觸測量。大多基于接觸測量需要用于測量的不會破裂的探頭觸點(diǎn)。這樣的探頭通常很貴。在大量制造零件的工業(yè)中，用于測量的探頭的數(shù)目會是數(shù)量上很少的。因此，使用很少的探頭檢查大量零件就成為費(fèi)時的了，這是不希望有的。
基于非接觸的測量系統(tǒng)也用于表面測量。某些基于非接觸的測量系統(tǒng)的一個問題是，因?yàn)檫@樣的方法通常利用繁重的計(jì)算或大量解釋數(shù)據(jù)，所以這是費(fèi)時的。例如，非接觸測量系統(tǒng)會需要提取也出現(xiàn)在包含要被檢查零件的圖像中的背景信息，例如夾具、噪聲等。當(dāng)制造公差成為較嚴(yán)時，為保持公差在計(jì)量技術(shù)要求方面有相應(yīng)增加。質(zhì)量和性能檢驗(yàn)的需要已成為生產(chǎn)或制造過程的組成部分。
因而會希望有的是，利用非接觸測量系統(tǒng)以快速和成本有效的方式測量復(fù)雜零件的表面尺寸。

發(fā)明內(nèi)容
簡言之，按照本發(fā)明的一個實(shí)施例，提供一種用于復(fù)雜零件的非接觸測量的方法。該方法包括利用至少一個成像裝置獲取復(fù)雜零件的圖像，包括在復(fù)雜零件上施加的激光線，確定復(fù)雜零件的感興趣范圍，它代表復(fù)雜零件的至少一部分和包括與復(fù)雜零件的多個表面尺寸有關(guān)的信息，以及從感興趣范圍提取對應(yīng)于激光線的信息以減少計(jì)算和進(jìn)一步從對應(yīng)于激光線的信息提取多個特征點(diǎn)，多個特征點(diǎn)代表多個表面尺寸。
在另一個實(shí)施例中，提供一種復(fù)雜零件非接觸測量系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括至少一個成像裝置，該成像裝置被布置在離復(fù)雜零件的預(yù)定距離上，并被配置用于獲取復(fù)雜零件的圖像，包括在復(fù)雜零件上施加的激光線。該系統(tǒng)進(jìn)一步包括至少一個與成像裝置結(jié)合和接收圖像的處理器。該處理器進(jìn)一步被配置用于確定復(fù)雜零件的感興趣范圍，它代表復(fù)雜零件的至少一部分和包括與復(fù)雜零件的多個表面尺寸有關(guān)的信息；以及從感興趣范圍提取對應(yīng)于激光線的信息以減少計(jì)算和進(jìn)一步從對應(yīng)于激光線的信息提取多個特征點(diǎn)，多個特征點(diǎn)代表多個表面尺寸。
在一個備選的實(shí)施例中，提供一種復(fù)雜零件非接觸測量系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括至少一個成像裝置、至少一個中間處理器和主處理器。該成像裝置被布置在離復(fù)雜零件的預(yù)定距離上，并被配置用于獲取復(fù)雜零件，包括在復(fù)雜零件上施加的激光線的圖像該中間處理器與成像裝置結(jié)合和接收圖像。該中間處理器被配置用于確定復(fù)雜零件的感興趣范圍，它代表復(fù)雜零件的至少一部分和包括與復(fù)雜零件的多個表面尺寸有關(guān)的信息。該中間處理器進(jìn)一步被配置用于從感興趣范圍提取對應(yīng)于激光線的信息以減少計(jì)算和進(jìn)一步從對應(yīng)于激光線的信息提取多個特征點(diǎn)。多個特征點(diǎn)代表多個表面尺寸。主處理器被配置用于利用多個特征點(diǎn)重構(gòu)復(fù)雜零件表面的三維(3D)表示，其中3D表示用于檢查。


在參照附圖閱讀以下詳細(xì)說明時，本發(fā)明的這些和其它特征、方面和優(yōu)點(diǎn)將成為較好地被了解。在全部附圖中相同的字符代表相同的零件。
圖1是用于非接觸表面測量的系統(tǒng)的實(shí)施例的方框圖。
圖2是說明用其產(chǎn)生表面3D表示的方法的流程圖。
圖3是說明用其產(chǎn)生感興趣范圍的方法的流程圖。
圖4是說明以其提取對應(yīng)于激光線的信息的方式的流程圖。
圖5是說明以其提取多個特征點(diǎn)的方式的流程圖。
圖6是說明在一個實(shí)施例中以其從峰值探測特征點(diǎn)的方式的圖。
圖7是說明在一個備選的實(shí)施例中以其從峰值探測特征點(diǎn)的方式的圖。
具體實(shí)施例方式
圖1是說明用于復(fù)雜零件15的非接觸測量的系統(tǒng)的實(shí)施例的方框圖。通過施加激光線照明復(fù)雜零件。該系統(tǒng)包括至少一個成像裝置和至少一個處理器。所說明的實(shí)施例包括成像裝置11、12和13以及處理器18。下面進(jìn)一步詳細(xì)地說明每個組成部分。
如在這里所用的，“適應(yīng)于”、“配置的”等系指允許相配合的部件提供所說明作用的部件之間的機(jī)械的或結(jié)構(gòu)的聯(lián)系；這些用語也系指如模擬或數(shù)字計(jì)算機(jī)這樣的電氣部件或者應(yīng)用具體裝置(例如應(yīng)用特定集成電路(ASIC))的操作能力。編程電氣部件或應(yīng)用具體裝置以執(zhí)行結(jié)局，提供響應(yīng)輸入信號的輸出。
成像裝置11、12和13被放置在預(yù)定的和固定的離復(fù)雜零件的距離上。這些成像裝置被配置用于獲取復(fù)雜零件的多個圖像，用施加已知的任何數(shù)目的激光線，將參照圖2較詳細(xì)地說明這一點(diǎn)。在一個實(shí)施例中，多個圖像與復(fù)雜零件的多個觀測對應(yīng)。在一個實(shí)施例中，成像裝置包括模擬和/或數(shù)字照相機(jī)。
希望例如，用在其各自的固定位置的多個觀測而放置的多個固定成像裝置(例如11、12和13)獲取多個圖像和其中復(fù)雜零件位置也固定。然而，在備選實(shí)施例中，也可以利用單個照相機(jī)，而且照相機(jī)零件會是可動的，例如可轉(zhuǎn)動的，使得照相機(jī)能夠獲取零件的多個觀測。在這個實(shí)施例中，會需要另外的登記照相機(jī)或零件位置的步驟以及另外的圖像處理步驟。
處理器18與成像裝置連接和被配置用于從每個成像裝置接收圖像。為簡單扼要，說明繼續(xù)參照單個圖像的處理。然而，可以注意到，處理步驟也可以對多個圖像應(yīng)用。
處理器被配置用于確定感興趣的復(fù)雜零件的范圍，感興趣范圍是代舊表復(fù)雜零件圖像的至少一部分的。如在這里用的感興趣范圍系指復(fù)雜零件圖像的部分。感興趣范圍包含對應(yīng)于被激光線照明的復(fù)雜零件部分以及復(fù)雜零件的非照明部分的信息。在一個實(shí)施例中，感興趣范圍被局限到照明的復(fù)雜零件，因而不包含與其中放置復(fù)雜零件和在其上安裝復(fù)雜零件的結(jié)構(gòu)的背景有關(guān)的信息。由于只確定感興趣范圍和接著將感興趣范圍用于進(jìn)一步處理中，本質(zhì)上減少了計(jì)算。將參照圖3較詳細(xì)地說明確定感興趣范圍的步驟。
處理器從感興趣范圍提取對應(yīng)于激光線的信息。參照圖4較詳細(xì)地說明提取對應(yīng)于激光線信息的步驟。然后從對應(yīng)于激光線信息提取多個特征點(diǎn)。參照圖6較詳細(xì)地說明提取多個特征點(diǎn)的步驟。處理器利用多個特征點(diǎn)重構(gòu)復(fù)雜零件表面的三維(3D)表示。3D表示可以在制造單位中用于檢查目的。
參照圖2的流程圖進(jìn)一步詳細(xì)地說明處理器從其產(chǎn)生復(fù)雜零件的3D表示的方法和每個步驟。
圖2是說明用其可以按非接觸測量方法測量復(fù)雜零件表面的尺寸的方法的流程圖。在該說明的實(shí)施例中，通過施加激光線照明復(fù)雜零件。用已知的方式利用激光源發(fā)射激光線。在一個實(shí)施例中，使用具有從Lasiris公司可購的670nm的10Mw單線投射器的PHA樣機(jī)。
在步驟20的輸入是包括施加的激光線的獲得的圖像。該圖像被輸入到步驟22。下面進(jìn)一步詳細(xì)地說明每個步驟。
在步驟22，利用成像裝置獲取包括施加的激光線的復(fù)雜零件的圖像。在一個實(shí)施例中，成像裝置包括數(shù)字照相機(jī)和/或模擬照相機(jī)。在該說明的實(shí)施例中，激光源被安裝在成像裝置上。
在步驟24，確定感興趣范圍，感興趣范圍是代表復(fù)雜零件圖像的至少一部分的。復(fù)雜零件圖像的這部分包括與多個復(fù)雜零件表面尺寸有關(guān)的信息。參照圖3較詳細(xì)地說明確定感興趣范圍。
在步驟26從感興趣范圍提取對應(yīng)于激光線的信息。在一個示例性的實(shí)施例中，激光線是互相平行的。然而，要認(rèn)識到，如網(wǎng)格狀線這樣的其它激光線型也會是適用的，但會需要另外的處理步驟，將在這里說明。會注意到，由于提取對應(yīng)于激光線的信息，為分析圖像所需要的計(jì)算明顯減少。參照圖4較詳細(xì)地說明提取對應(yīng)于激光線的信息的步驟。
在步驟27，從對應(yīng)于激光線的信息提取多個特征點(diǎn)。多個特征點(diǎn)代表復(fù)雜零件表面的多個尺寸。參照圖6較詳細(xì)地說明提取多個特征點(diǎn)的步驟。
在步驟28，利用多個特征點(diǎn)重構(gòu)復(fù)雜零件表面的三維(3D)表示。3D表示可以用于檢查期間的分析。下面參照圖3到圖6較詳細(xì)地說明上述流程圖中的各種各樣步驟。
會注意到，本專業(yè)熟知的各種預(yù)處理技術(shù)，例如高斯平滑處理或中值濾波，可以應(yīng)用在圖像(在步驟22獲取的)上，以通過減少背景噪聲來提高圖像質(zhì)量。在所說明的實(shí)施例中，在應(yīng)用高斯平滑處理后實(shí)行感興趣范圍分離方法。
圖3是詳細(xì)說明該方式的流程圖，其中執(zhí)行對應(yīng)于從圖像確定感興趣范圍的步驟24(圖2)，在步驟30的輸入是獲取的包括施加的激光線的圖像，它們被輸入到步驟32。下面進(jìn)一步詳細(xì)地說明每個步驟。
在步驟32，圖像被分成多個部分，每個部分包括多個具有相應(yīng)強(qiáng)度值的像素。在一個實(shí)施例中，這些部分包括16、24、36和54行的像素。在一個實(shí)施例中，圖像被分成矩形部分。在另一個實(shí)施例中，圖像被垂直分成矩形部分。
在步驟34，計(jì)算每個部分中的每個像素的強(qiáng)度值之和以產(chǎn)生圖像的相應(yīng)強(qiáng)度值分布。在步驟36，利用圖像的相應(yīng)強(qiáng)度值分布提取圖像的一部分，這個部分包含與復(fù)雜零件的多個尺寸有關(guān)的信息。通過分析強(qiáng)度值分布，可以確定感興趣范圍。感興趣范圍代表包含與復(fù)雜零件的尺寸有關(guān)的信息的那些復(fù)雜零件的區(qū)域。在一個實(shí)施例中，感興趣范圍對應(yīng)于與照明的和非照明的復(fù)雜零件區(qū)相關(guān)的信息和排除背景信息，例如，在其中放置復(fù)雜零件和在上面安裝復(fù)雜零件的結(jié)構(gòu)的周圍環(huán)境。用其分析強(qiáng)度值分布的方法類似于圖4所描述的用其提取對應(yīng)于激光線的信息的方法。
通過如上述方法中所述的確定感興趣范圍，消除了在整個圖像(包括不包含代表復(fù)雜零件表面尺寸的信息的區(qū))上的處理，因此加速了圖2的步驟28中所討論的重構(gòu)過程。
圖4是詳細(xì)說明該方式的流程圖，其中執(zhí)行從感興趣范圍提取激光線(圖1的步驟26)，在一個實(shí)施例中執(zhí)行這個流程圖。在步驟40的輸入是在圖1的步驟26提取的感興趣范圍，它被輸入到步驟42。下面進(jìn)一步詳細(xì)地說明每個步驟。
在步驟42，掃描感興趣范圍中的多個行。每行包括多個像素。
在步驟44，探測每個圖像行中的多個像素，多個峰代表對應(yīng)于施加的激光線的信息。在所說明的實(shí)施例中，通過連續(xù)地將一行的一個像素的強(qiáng)度值同該行的相鄰像素的強(qiáng)度值比較來探測多個峰值。在一個實(shí)施例中，通過進(jìn)行一個像素對該行相鄰像素的一階微商來探測峰值。在另一個實(shí)施例中，通過進(jìn)行一個像素對該行相鄰像素的二階微商來探測峰值。
在步驟46，利用在步驟44探測的多個峰值提取多個特征點(diǎn)。
上述方法說明了在一個實(shí)施例中以其提取與激光線有關(guān)的信息的方式。在一個備選實(shí)施例中，通過根據(jù)在感興趣范圍中出現(xiàn)的多個像素的強(qiáng)度值產(chǎn)生直方圖從感興趣范圍提取對應(yīng)于激光線的信息。利用根據(jù)閾值計(jì)數(shù)值的直方圖提取與激光線有關(guān)的信息，激光線信息陷落在閾值計(jì)數(shù)的左(或右)邊的直方圖區(qū)中。
圖5是詳細(xì)說明該方法的流程圖用其從多個峰值提取多個特征點(diǎn)(從圖2中的步驟27)的。在步驟60的輸入是在圖1的步驟27提取的多個峰值，它們被輸入到步驟62。下面進(jìn)一步詳細(xì)地說明每個步驟。
在步驟62，對于提取的多個峰值中的每一個計(jì)算在峰值的上升側(cè)上的上升強(qiáng)度值點(diǎn)，最大強(qiáng)度值點(diǎn)和在該峰值的下降側(cè)上的下降強(qiáng)度值點(diǎn)。上升強(qiáng)度值點(diǎn)對應(yīng)在那里峰值開始上升的點(diǎn)，最大強(qiáng)度值點(diǎn)對應(yīng)峰值的最大值，以及下降強(qiáng)度值點(diǎn)是在那里強(qiáng)度值變平的點(diǎn)。
對于不具有相等的上升強(qiáng)度值點(diǎn)和下降強(qiáng)度值點(diǎn)的個別峰值，計(jì)算底腳強(qiáng)度值點(diǎn)。通過計(jì)算底腳強(qiáng)度值點(diǎn)，平衡了探測的峰值，因而減少了計(jì)算的復(fù)雜性。
在步驟64，計(jì)算關(guān)于如上述探測的多個峰值中的每一個的上升側(cè)和下降側(cè)上的一個中間強(qiáng)度值點(diǎn)。按以下方程計(jì)算中間強(qiáng)度值點(diǎn)EM＝EP+(EMax-EP)/2其中，EM對應(yīng)于中間強(qiáng)度值點(diǎn)，EP對應(yīng)于底腳強(qiáng)度值點(diǎn)，以及EMax對應(yīng)于最大強(qiáng)度值點(diǎn)。
在步驟66，劃出通過多個峰值中的每一個的上升側(cè)和下降側(cè)上的中間強(qiáng)度值點(diǎn)的2個切線。在一個實(shí)施例中，可以利用峰值上的立方曲線尺(Cubic Spline)擬合劃出切線。立方曲線尺是由以下方程定義的分段多項(xiàng)式回歸的形式y(tǒng)＝ai(x-xi)3+bi(x-xi)2+ci(x-xi)+di這里，i是間隔，xi代表在間隔起點(diǎn)的x值。ai、bi、ci和di的值確定曲線。
在另一個實(shí)施例中，根據(jù)其相鄰像素從中間強(qiáng)度值點(diǎn)劃出切線。令P1-P2-P3為在一個峰值上的相鄰像素，P2作為中間強(qiáng)度值點(diǎn)被探測。為了在曲線P1-P2-P3上劃出在P2點(diǎn)的切線，通過點(diǎn)P2的正切直線與通過P1和P2的直線平行。也就是說，通過中能量點(diǎn)的正切直線具有與通過P1和P2的直線相同的斜率。用斜率截距形式可以確定正切直線方程，并且可以通過中間強(qiáng)度值點(diǎn)劃出切線。
在步驟68，在對于相應(yīng)的多個峰值中的每一個的兩個切線的交叉點(diǎn)處提取多個特征點(diǎn)。圖6是說明在峰值700的上升側(cè)和下降側(cè)上劃的和通過中間能量點(diǎn)EM的切線的圖。點(diǎn)710代表特征點(diǎn)。多個特征點(diǎn)用于重構(gòu)復(fù)雜零件的3D表示。
在另一個實(shí)施例中，通過識別一個點(diǎn)使得在一個峰值的右邊上強(qiáng)度值之和等于在所說峰值的左邊上的強(qiáng)度值之和來提取特征點(diǎn)。在圖7上說明這樣的方法。
在圖7上，點(diǎn)810是具有強(qiáng)度值“x”識別的特征點(diǎn)，“l(fā)”代表在點(diǎn)810的左邊上的強(qiáng)度值之和。同樣地，“r”代表在點(diǎn)710的右邊上的強(qiáng)度值之和。如果“l(fā)”等于“r”，點(diǎn)810是特征點(diǎn)。如果“l(fā)”不等于“r”，則可以進(jìn)一步將點(diǎn)710分成“xl”和“xr”，其中“xl＝(l+x)/2”和“xr＝(r+x)/2”。如果“l(fā)+xl”大于r+xr，可以進(jìn)一步將“xl”分成兩個以及如此等等。通過用上述方式識別特征點(diǎn)，可以獲得子像素級的準(zhǔn)確度。
在一個實(shí)施例中，互連多個特征點(diǎn)以產(chǎn)生一個鏈，而這個鏈被用于產(chǎn)生復(fù)雜零件表面的3D表示。如在這里使用的，“互連”系指連接多個特征點(diǎn)以產(chǎn)生一個鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)。在示例性實(shí)施例中，多個特征點(diǎn)以平行線形成出現(xiàn)，如同施加在復(fù)雜零件上的激光線自然平行。因此，明顯地減少了為連接多個特征點(diǎn)需要的計(jì)算。在其中由于如背景噪聲和測量部分的形狀這樣的因素多個特征點(diǎn)不依從平行線圖型的實(shí)施例中，可以便利地使用互連。通過逼近鄰近特征點(diǎn)填充在鏈之間的單個像素圖形。特征點(diǎn)互連成鏈抑制噪聲，也增加復(fù)雜零件表面3D表示的重構(gòu)速度。
在另一個實(shí)施例(未示出)中，復(fù)雜零件尺寸非接觸測量系統(tǒng)包括至少一個成像裝置，至少一個中間處理器和主處理器。該成像裝置被放置在離復(fù)雜零件的預(yù)定距離上，并被配置用于獲取包括施加到復(fù)雜零件上的激光線的復(fù)雜零件圖像。
中間處理器與成像裝置聯(lián)接和接收圖像，并被配置用于確定復(fù)雜零件的感興趣范圍。感興趣范圍是代表復(fù)雜零件圖像的至少一部分的，并包含與復(fù)雜零件表面的多個尺寸有關(guān)的信息。
中間處理器進(jìn)一步被配置用于從感興趣范圍提取對應(yīng)于激光線的信息以減少計(jì)算以及從對應(yīng)于激光線的信息提取多個特征點(diǎn)。多個特征點(diǎn)代表多個表面尺寸。
主處理器與中間處理器聯(lián)接，并被配置用于利用多個特征點(diǎn)重構(gòu)復(fù)雜零件表面的三維(3D)表示。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)包括改進(jìn)復(fù)雜零件尺寸測量的準(zhǔn)確度，也增加以其可以重構(gòu)復(fù)雜零件的3D表示的速度。
雖然在這里只說明和敘述了本發(fā)明的某些特征，但對本專業(yè)技術(shù)人員來說許多改進(jìn)和變化會出現(xiàn)。因而，要理解到，企圖所附的權(quán)利要求涵蓋如同陷落本發(fā)明的真正精神內(nèi)的所有這樣的改進(jìn)和變化。
權(quán)利要求
1.一種用于復(fù)雜零件(15)非接觸測量的方法，該方法包括利用至少一個成像裝置(11)獲取包括施加到復(fù)雜零件上的激光線的復(fù)雜零件的圖像；確定復(fù)雜零件的感興趣范圍，該感興趣范圍是代表復(fù)雜零件的至少一部分的和包含與復(fù)雜零件表面的多個尺寸有關(guān)的信息；以及從感興趣范圍提取對應(yīng)于激光線的信息以及進(jìn)一步從對應(yīng)于激光線的信息提取多個特征點(diǎn)(710)，多個特征點(diǎn)代表表面的多個尺寸。
2.權(quán)利要求1的方法，進(jìn)一步包括利用多個特征點(diǎn)重構(gòu)復(fù)雜零件表面的三維(3D)表示，其中3D表示用于檢查。
3.權(quán)利要求1的方法，其中確定步驟包括將圖像分成多個部分，所說多個部分中的每一個包括多個像素，每個像素都具有一個相應(yīng)的強(qiáng)度值；計(jì)算所說多個部分中的每一個中的多個每個像素的強(qiáng)度值之和以產(chǎn)生相應(yīng)的圖像的強(qiáng)度值分布；以及利用圖像的強(qiáng)度值分布提取包含與復(fù)雜零件表面的多個尺寸有關(guān)的信息的圖像的一部分。
4.權(quán)利要求3的方法，其中多個部分中的每一個都包括一個矩形部分。
5.權(quán)利要求1的方法，其中提取步驟包括掃描感興趣范圍中的多個行，其中多個行中的每個行都包括多個像素；通過將每個像素的強(qiáng)度值同相鄰像素的強(qiáng)度值連續(xù)比較來探測多個峰值；以及利用多個峰值提取多個特征點(diǎn)。
6.權(quán)利要求5的方法，進(jìn)一步包括對于多個峰值中的每一個都產(chǎn)生一個相應(yīng)的上升強(qiáng)度值點(diǎn)，一個最大強(qiáng)度值點(diǎn)和一個下降強(qiáng)度值點(diǎn)，多個峰值代表施加在圖像上的激光線，以及利用上升強(qiáng)度值點(diǎn)、最大強(qiáng)度值點(diǎn)和下降強(qiáng)度值點(diǎn)用于提取多個特征點(diǎn)。
7.權(quán)利要求6的方法，進(jìn)一步包括平衡上升強(qiáng)度值點(diǎn)和下降強(qiáng)度值點(diǎn)產(chǎn)生底腳強(qiáng)度值點(diǎn)從而提取多個特征點(diǎn)。
8.權(quán)利要求5的方法，其中提取步驟進(jìn)一步包括按照以下方程計(jì)算在所說多個峰值中的每一個的各自上升側(cè)和各自下降側(cè)上的中間強(qiáng)度值點(diǎn)EM＝EP+(Max-EP)/2；其中EM對應(yīng)于中間強(qiáng)度值點(diǎn)，EP對應(yīng)于底腳強(qiáng)度值點(diǎn)，以及EMax是最大強(qiáng)度值點(diǎn)；劃出通過多個峰值中的每一個的各自上升側(cè)和各自下降側(cè)上的中間強(qiáng)度值點(diǎn)的兩條切線；以及定義多個對于相應(yīng)的多個峰值中的每一個的在兩條切線的交叉點(diǎn)處的特征點(diǎn)。
9.權(quán)利要求8的方法，其中利用Cubic Spline擬合劃出切線。
10.權(quán)利要求1的方法，其中提取步驟包括根據(jù)在感興趣范圍中的多個像素的強(qiáng)度值產(chǎn)生直方圖；根據(jù)閾值計(jì)數(shù)值提取對應(yīng)于激光線的信息。
11.權(quán)利要求5的方法，其中提取步驟進(jìn)一步包括提取多個所說多個峰值中的每一個上的特征點(diǎn)，使得在給定峰值的右邊上的強(qiáng)度值之和等于在給定峰值的左邊上的強(qiáng)度值之和。
12.權(quán)利要求1的方法，進(jìn)一步包括互連多個特征點(diǎn)以產(chǎn)生鏈和用這個鏈產(chǎn)生復(fù)雜零件表面的3D表示。
13.權(quán)利要求1的方法，其中成像裝置包括照相機(jī)。
14.權(quán)利要求1的方法，其中獲取步驟包括從多個成像裝置獲取包括相應(yīng)的復(fù)雜零件的多個觀測的多個圖像。
15.權(quán)利要求1的方法，其中獲取步驟包括通過圍繞復(fù)雜零件移動成像裝置獲取復(fù)雜零件的多個圖像，其中復(fù)雜零件被固定。
16.一種用于復(fù)雜零件非接觸測量的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括至少一個成像裝置，被放置在離復(fù)雜零件的預(yù)定距離上和被配置用于獲取包括施加在復(fù)雜零件上的激光線的復(fù)雜零件的圖像；至少一個處理器(18)，與成像裝置聯(lián)結(jié)和接收圖像以及進(jìn)一步被配置用于確定復(fù)雜零件的感興趣范圍，感興趣范圍是代表復(fù)雜零件的至少一部分的和包含與復(fù)雜零件表面的多個尺寸有關(guān)的信息；以及從感興趣范圍提取對應(yīng)于激光線的信息以減少計(jì)算，以及進(jìn)一步從對應(yīng)于激光線的信息提取多個特征點(diǎn)，多個特征點(diǎn)代表表面的多個尺寸。
17.權(quán)利要求16的系統(tǒng)，其中處理器進(jìn)一步被配置用于利用多個特征點(diǎn)重構(gòu)復(fù)雜零件表面的三維(3D)表示，其中3D表示用于檢查。
18.權(quán)利要求16的系統(tǒng)，其中處理器確定感興趣范圍包括將圖像分成多個部分，所說多個部分的每一個都包括多個像素，每個像素具有相應(yīng)的強(qiáng)度值；計(jì)算多個所說多個部分中的每一個中的每個像素的強(qiáng)度值之和以產(chǎn)生圖像的相應(yīng)強(qiáng)度值分布；利用圖像的相應(yīng)強(qiáng)度值分布提取包含與復(fù)雜零件表面的多個尺寸有關(guān)的信息的圖像的一部分。
19.權(quán)利要求18的系統(tǒng)，其中多個部分的每一個都包括一個矩形部分。
20.權(quán)利要求16的系統(tǒng)，其中提取步驟包括掃描感興趣范圍中的多個行，其中多個行中的每一行都包括多個像素；通過將每個像素的強(qiáng)度值同相鄰像素的強(qiáng)度值連續(xù)比較探測多個峰值；以及利用多個峰值提取多個特征點(diǎn)。
21.權(quán)利要求20的系統(tǒng)，其中處理器進(jìn)一步被配置用于對于多個峰值中的每一個都產(chǎn)生一個相應(yīng)上升強(qiáng)度值點(diǎn)，一個最大強(qiáng)度值點(diǎn)和一個下降強(qiáng)度值點(diǎn)，多個峰值代表施加在圖像上的激光線，以及利用上升強(qiáng)度值點(diǎn)，最大強(qiáng)度值點(diǎn)和下降強(qiáng)度值點(diǎn)提取多個特征點(diǎn)。
22.權(quán)利要求21的系統(tǒng)，其中處理器被配置用于平衡上升強(qiáng)度值點(diǎn)和下降強(qiáng)度值點(diǎn)以產(chǎn)生底腳強(qiáng)度值點(diǎn)從而提取多個特征點(diǎn)。
23.權(quán)利要求20的系統(tǒng)，其中處理器被配置用于提取多個特征點(diǎn)包括按照以下方程計(jì)算在所說多個峰值中的每一個的各自上升側(cè)和各自下降側(cè)上的中間強(qiáng)度值點(diǎn)EM＝EP+(EMax-EP)/2，其中EM對應(yīng)于中間強(qiáng)度值點(diǎn)，EP對應(yīng)于底腳強(qiáng)度值點(diǎn)，以及EMax是最大強(qiáng)度值點(diǎn)；劃出通過多個峰值中的每一個的各自上升側(cè)和各自下降側(cè)上的中間強(qiáng)度值點(diǎn)的兩條切線；以及定義多個對于相應(yīng)的多個峰值中的每一個的在兩條切線的交叉點(diǎn)處的特征點(diǎn)。
24.權(quán)利要求22的系統(tǒng)，其中利用Cublic Spline擬合劃出切線。
25.權(quán)利要求16的系統(tǒng)，其中處理器被配置用于根據(jù)在感興趣范圍中的多個像素的強(qiáng)度值產(chǎn)生直方圖；根據(jù)閾值計(jì)數(shù)值提取對應(yīng)于激光線的信息。
26.權(quán)利要求21的系統(tǒng)，其中處理器進(jìn)一步被配置用于提取多個所說多個峰值中的每一個上的特征點(diǎn)，使得在給定峰值的右邊上的強(qiáng)度值之和等于在給定峰值的左邊上的強(qiáng)度值之和。
27.權(quán)利要求16的系統(tǒng)，其中處理器被配置用于互連多個特征點(diǎn)以產(chǎn)生鏈和用這個鏈產(chǎn)生復(fù)雜零件表面的3D表示。
28.權(quán)利要求16的系統(tǒng)，其中成像裝置包括照相機(jī)。
29.一種用于復(fù)雜零件非接觸測量的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括至少一個成像裝置，被放置在離復(fù)雜零件的預(yù)定距離上和被配置用于獲取包括施加在復(fù)雜零件上的激光線的復(fù)雜零件的圖像；至少一個處理器，與成像裝置聯(lián)結(jié)和接收圖像以及被配置用于確定復(fù)雜零件的感興趣范圍，感興趣范圍是代表復(fù)雜零件的至少一部分的和包含與復(fù)雜零件表面的多個尺寸有關(guān)的信息；從感興趣范圍提取對應(yīng)于激光線的信息以減少計(jì)算和進(jìn)一步從對應(yīng)于激光線的信息提取多個特征點(diǎn)，多個特征點(diǎn)代表表面的多個尺寸；以及一個主處理器，與中間處理器聯(lián)結(jié)和被配置用于利用多個特征點(diǎn)重構(gòu)復(fù)雜零件表面的三維(3D)表示，其中3D表示用于檢查。
全文摘要
提供一種用于復(fù)雜零件(15)非接觸測量的系統(tǒng)和方法，該方法包括利用至少一個成像裝置(11)獲取包括施加到復(fù)雜零件上的激光線的復(fù)雜零件的圖像，確定是代表復(fù)雜零件的至少一部分的并包含與復(fù)雜零件表面的多個尺寸有關(guān)的信息的復(fù)雜零件的感興趣范圍，從感興趣范圍提取對應(yīng)于激光線的信息以減少計(jì)算以及進(jìn)一步從對應(yīng)于激光線的信息提取多個特征點(diǎn)，多個特征點(diǎn)代表表面的多個尺寸。多個特征點(diǎn)用于重構(gòu)復(fù)雜零件表面的三維(3D)表示。
文檔編號G06T7/00GK1542403SQ20041003126
公開日2004年11月3日 申請日期2004年3月26日 優(yōu)先權(quán)日2003年3月27日
發(fā)明者R·科庫, G·W·布洛科斯比, P·H·屠, R 科庫, 屠, 布洛科斯比 申請人:通用電氣公司