表面边缘拟合线

功能描述

从表面数据中检测直线边缘并拟合直线。

基本概念

搜索方向、轮廓线、边缘点

在输入步骤的表面数据上设置特征区域，确保特征区域包含待检测边缘。由于边缘处数据点的深度值或强度值会发生显著变化，为了搜索出这些变化显著的点，可在搜索方向上等间距地提取轮廓线，每条轮廓线均可以很好地反映边缘处数据点的深度或强度值变化。搜索方向应尽量垂直于边缘。然后，从提取的轮廓线中检测出边缘点（edge points），并使用这些边缘点来拟合出一条直线。

basic concepts

如上图所示，在搜索方向（0°，X轴正方向）上等间距提取轮廓线，并从每条轮廓线中检测边缘点。

综上，使用此步骤时需要掌握的基本概念如下：

  • 搜索方向

    在特征区域内提取轮廓线的方向。搜索方向应尽量垂直于边缘，提取的轮廓线才能更好地反映边缘处深度或强度值变化。

  • 轮廓线和边缘点

    从每条轮廓线上检测出符合要求的边缘点，并使用这些边缘点拟合直线。边缘点不一定是轮廓线上的点，而是根据边缘处的深度或强度变化情况，计算出的梯度变化最大的点。

    single profile

    一条轮廓线。其中，蓝色的点为检测出的边缘点。

使用流程

该步骤的使用流程如下图所示。

fit line to surface edge process

  1. 选择输入数据。在工程编辑区连接对应的步骤端口，或者在参数设置区的输入栏下选择对应的输入数据。

  2. 设置用于边缘检测和直线拟合的特征区域。

  3. 选择边缘检测模式，根据边缘类型，设置相关参数。

  4. 在输出栏中勾选输出项，并单击输出项左侧的 ▶ 展开该项，输入合格范围的最小值和最大值。

  5. 运行步骤，并查看运行结果。

参数说明

通用参数

参数 解释

使用强度图

当目标检测区域较平整且颜色差异明显时，可使用强度图来检测边缘。

勾选此选项后，步骤将使用强度图数据来检测直线边缘和拟合直线；不勾选时，步骤默认使用深度图数据。

特征区域

设置1~4个用于边缘检测和直线拟合的特征区域。查看特征区域说明了解如何调整特征区域。

搜索方向

检测边缘点的方向。在特征区域内，步骤将沿搜索方向提取轮廓线以检测边缘点。搜索方向为相对X轴正方向绕Z轴逆时针旋转的角度。

值列表：0°、90°、180°、270°

搜索方向应大致与直线边缘垂直。

固定角度

已知边缘角度时，可勾选此选项使得拟合的直线角度固定。勾选后，应设置固定角度值。

此参数仅用于确定直线的位置，无法决定拟合线的方向。

固定角度值

相对X轴正方向绕Z轴逆时针旋转的角度，范围为-180°~180°。

仅在勾选了固定角度参数时可见。

离群点百分比

拟合过程中要剔除的离群点的比例。

边缘检测模式

边缘处数据点深度或强度的变化情况。

拟合线方向

在下拉列表中选择适当选项以确定拟合线的方向向量，从而确定拟合线的方向。

  • X为正：方向向量的X分量为正。

  • X为负：方向向量的X分量为负。

  • Y为正：方向向量的Y分量为正。

  • Y为负：方向向量的Y分量为负。

轮廓线间距

特征区域内相邻轮廓线之间的距离。当设置的间距小于单个像素的宽度时，步骤将使用单个像素宽度作为轮廓线间距。

间距越小，则轮廓线越多，检测到的边缘点也越多，拟合的直线越准确，但计算成本也越高。

平均轮廓线宽度

垂直搜索方向上计算数据点均值的窗口大小，用于获取更平滑的轮廓线，减少噪点的影响。当参数值设置为0时，表示不对轮廓线进行平均处理。

请根据实际情况合理设置参数值。窗口太大可能会导致过度平滑，丢失重要细节；窗口太小则可能导致无法有效减少噪点。

显示细节

勾选此参数后，可在可视化窗口中看到搜索方向。

阶跃类边缘相关参数

边缘检测模式设置为阶跃时，需设置以下参数。

参数 解释

轮廓线平滑窗口大小

沿搜索方向对每条轮廓线进行平均处理时的窗口大小。平均处理后，轮廓线会更平滑。当参数值设置为0时，表示不在搜索方向上对轮廓线进行平均处理。

空缺填充阈值

轮廓线上的数据点可能因遮挡而出现空缺。当轮廓线上的空缺小于或等于设置的阈值时，使用空缺低侧的首个有效点填充该空缺；当空缺大于设置的阈值时，保持空缺为无效点。

当存在空缺大于设置的阈值时，你可以选择是否要在边缘检测过程中包含无效点。

包含无效点

该参数用于选择是否要在边缘检测过程中包含无效点（无效点为不包含深度或强度信息的点，常由数据丢失或特征区域设置不合理导致）。勾选后，需设置无效点深度填充值。

无效点深度填充值

用于填充无效点的深度值。

仅勾选包含无效点后需要设置。

无效点强度填充值

用于填充无效点的强度值。

仅在同时勾选使用强度图、包含无效点后需要设置。

阶跃宽度

轮廓线上发生阶跃的宽度。当边缘为斜坡状时，合理设置此参数有助于准确测量阶跃高度和定位边缘的位置。

设置的阶跃宽度应略大于边缘的宽度，确保步骤可通过边缘两侧的平坦区域准确测量阶跃高度。

阶跃方向

以搜索方向为基准，选择目标边缘处的阶跃方向。

值列表：上升、下降、上升或下降

阶跃类型

设置需要从每条轮廓线上选取的阶跃类型。

值列表：最优、首个、最后一个

绝对阈值

轮廓线上发生阶跃时高度变化的最小值，满足此值才可以得到边缘点。

当勾选使用强度图参数时，此参数表示轮廓线上发生阶跃时强度变化的最小值。

使用相对阈值

使用此参数确定发生阶跃时高度（或强度）变化不少于轮廓线上最大变化量的百分之几，才可认定该阶跃有效。勾选后，需设置相对阈值。

有效阶跃必须同时满足绝对阈值和相对阈值。

相对阈值

仅在勾选了使用相对阈值后可见。

角点类边缘相关参数

边缘检测模式设置为角点时，需设置以下参数。

参数 解释

角点类型

在下拉列表中选择恰当的角点类型，从而确定边缘点。

值列表：首个、最后一个、顶角点、底角点、最优

Epsilon

此参数反映对轮廓线形状变化的敏感程度。值越大，符合要求的数据点越少，越不容易检测出角点。

一般情况下，设置在 0~1 范围内可满足需求。

输出说明

勾选输出项后，步骤将增加对应的输出端口，步骤运行后将输出对应的数据。可根据实际测量需求选择对应的输出项。

如果输出项可展开（左侧有 ▶），则勾选后必须展开，然后设置最小值和最大值来确定该项的合格范围。如果输出的值在合格范围内，该测量项被判定为合格（OK），否则被判定为不合格（NG）。
输出项 说明

中心点X

拟合线中心点的X值。

中心点Y

拟合线中心点的Y值。

中心点Z

拟合线中心点的Z值。

旋转角度

拟合线相对X轴正方向绕Z轴逆时针旋转角度。如果设置了固定角度值，则旋转角度由固定角度和拟合线方向共同决定。

平均阶跃量

所有轮廓线中，阶跃高度或强度的均值。

边缘点数量

用于拟合直线的边缘点数。

最小误差

拟合线下方距离拟合线最远的边缘点的误差值，数值为负。

最大误差

拟合线上方距离拟合线最远的边缘点的误差值，数值为正。

边缘拟合线

使用检测的边缘点拟合的直线。

中心点

拟合线与过特征区域1中点的表示搜索方向的线的交点。

边缘平面

过拟合线与Z轴平行的平面。

错误排查

  • 各步骤通用的错误码，详见错误码列表。

  • 若错误码与错误信息不对应，请联系技术支持获取帮助。

CV-W3301

错误：“轮廓线间距”参数值不在有效范围内。

可能原因：参数值小于0，或大于图像的长边。

解决方案：确保参数值大于或等于0，且小于图像的长边。

CV-W3302

错误：“轮廓线平滑窗口大小”参数值不在有效范围内。

可能原因：

  • 参数值小于0，或大于图像的长边。

  • 参数值不在特征区域范围内。

解决方案：

  • 确保参数值大于或等于0，且小于图像的长边。

  • 调小参数值或扩大特征区域，确保参数值在特征区域范围内。

CV-W3303

错误：“阶跃宽度”参数值不在有效范围内。

可能原因：

  • 参数值小于0，或大于图像的长边。

  • 参数值不在特征区域范围内。

解决方案：

  • 确保参数值大于或等于0，且小于图像的长边。

  • 调小参数值或扩大特征区域，确保参数值在特征区域范围内。

CV-W3304

错误：“空缺填充阈值”参数值不在有效范围内。

可能原因：参数值小于0，或大于图像的长边。

解决方案：确保参数值大于或等于0，且小于图像的长边。

CV-W3305

错误：“离群点百分比”参数值不在有效范围内。

可能原因：参数值小于0或大于1。

解决方案：确保参数值在0~1范围内。

CV-W3306

错误：未检测到边缘点。

可能原因：

  • 特征区域设置不合理。

  • “绝对阈值”和“相对阈值”过大。

  • “搜索方向”设置不合理。

解决方案：

  • 调整特征区域，确保特征区域中存在边缘点。

  • 降低“绝对阈值”和“相对阈值”。

  • “搜索方向”应尽量垂直于待检测边缘。

CV-W3307

错误：Epsilon参数值不在有效范围内。

可能原因：参数值小于0。

解决方案：确保参数值大于或等于0。

CV-W3308

错误：“平均轮廓线宽度”参数值不在有效范围内。

可能原因：

  • 参数值小于0，或大于图像的长边。

  • 参数值超出特征区域的范围。

解决方案：

  • 确保参数值大于或等于0，且小于图像的长边。

  • 调小参数值或扩大特征区域，确保参数值在特征区域范围内。

CV-W3309

错误：特征区域设置无效。

可能原因：

  • 特征区域的长度或宽度小于或等于0。

  • 特征区域的长度或宽度大于图像长边的2倍。

解决方案：

  • 确保特征区域的长度和宽度均大于0。

  • 确保特征区域的长度和宽度均小于图像长边的2倍。

CV-W330A

错误：“无效点强度填充值”参数值不在有效范围内。

可能原因：参数值小于0或大于255。

解决方案：确保参数值在0~255范围内。

CV-W330B

错误：“无效点深度填充值”参数值不在有效范围内。

可能原因：参数值小于−10000或大于10000。

解决方案：确保参数值在-10000~10000范围内。

CV-W330C

错误：“角点类型”参数设置无效。

解决方案：在参数下拉列表中选择有效的角点类型。

CV-W330D

错误：“相对阈值”参数值不在有效范围内。

可能原因：参数值小于0或大于1。

解决方案：确保参数值在0~1范围内。

CV-W330E

错误：“绝对阈值”参数值不在有效范围内。

可能原因：参数值小于0或大于255。

解决方案：勾选了“使用强度图”选项时，确保绝对阈值在0~255范围内。

CV-W330F

错误：“绝对阈值”参数值不在有效范围内。

可能原因：参数值小于0或大于10000。

解决方案：确保参数值在0~10000范围内。

CV-W3310

错误：“边缘检测类型”参数设置无效。

解决方案：在参数下拉列表中选择有效的边缘检测类型。

CV-W3311

错误：“搜索方向”参数设置无效。

解决方案：在参数下拉列表中选择有效的搜索方向。

CV-W3312

错误：“阶跃方向”参数设置无效。

解决方案：在参数下拉列表中选择有效的阶跃方向。

CV-W3313

错误：“阶跃类型”参数设置无效。

解决方案：在参数下拉列表中选择有效的阶跃类型。

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