[實用新型]應用機器視覺的大型在制工件幾何測量裝置

無效

• 申請號: 200720060492.9
• 申請日: 2007-11-30
• 公開（公告）號: CN201107639Y
• 公開（公告）日: 2008-08-27
• 發明（設計）人: 全燕鳴;龔金云;全思博;許雄超
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: G05B19/401
• 分類號: G05B19/401;G01B11/00;G01B11/24
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司
• 代理人: 李衛東

技術領域

本實用新型涉及在制品測量方法及其裝置，具體涉及一種基于機器視覺的大型在制工件三維幾何形狀與尺寸檢測系統的方法及其系統。

背景技術

目前機械制造業中零件的幾何加工質量控制體系建立在加工后離機檢測的基礎上，且以接觸式測量為主要方法。三坐標測量機等接觸式測量設備雖然有很高的測量精度，但是工件必須撤離加工機床再安裝在測量機上檢測，一旦發現加工尺寸、形位精度不合格，裝回到加工機床上重新加工時，定位和加工往往累積超差。事后的被動式檢測既費時又效果差，使零件加工的返工和報廢率很高。此外，一方面精密接觸式測量設備需在測量室環境下使用，另一方面，工件的很多復雜表面，尤其內凹曲面或盲孔、窄槽等，接觸式測量往往對之無能為力。加工與檢測(尤其非接觸式檢測)在加工現場結合，是當今制造業的最薄弱之處，在加工位置的工件三維可視化、數字化幾何檢測是解決該類問題的關鍵技術之一。

近年來機器視覺技術的發展，數字化的視像識別與檢測系統已經在許多行業得到實用并取得顯著效益。在零件加工行業，商品化的二維視像檢測儀器已經用于小物件的平面形狀與尺寸測量，如國產的EP-1光學式投影儀的放大倍率有10X、20X和50X三檔，對應的測量視場分別為30mm、15mm和6mm。投影儀的基本特征是具有內置光源、光學放大鏡、透光的玻璃工作臺面和大投影屏，實現將放在工作臺上的被測物放大后在投影屏上觀察、測量的功能。也已經有二維視像加一維(高度)接觸式測量的三維幾何測量儀器，但只適用于較小高度的測量，如日本三豐(Mitutoyo)Quick?Vision系列視像測量機，最大檢測高度小于250mm，采用接觸式觸頭或激光實現高度方向測量，其基本特征是具有精密測量儀器級的大龍門機身、機架及其位移與控制系統、內置光源，除視像測頭外還需加裝接觸式觸發測頭或激光測頭、激光光源、激光全息光柵尺等精密部件。上述兩類視像測量儀器都只能在測量室環境中使用，被測物體必須置于儀器自身的載物臺上。目前尚無能在加工機床上應用的二維平面視像測量儀器，也沒有只用視像法、適應大型工件三維測量的儀器，更沒有直接在加工機床上應用的工件三維視像測量儀器。基于結構光調制原理的測量系統可能應用于大型物體的三維幾何測量，但其系統構成和工作原理與本專利方法不同。結構光三維視覺系統最基本的特征是必須具有專門的條紋光光學投射器，它將一定模式的條紋結構光投射于物體的表面，形成由被測物體表面形狀所調制的光條圖像，處于另一位置的攝像機攝取被調制光條圖像，經軟件處理后得到三維點云圖，由此重構出被測物體。

實用新型內容

本實用新型的目的在于提供一種實用、費用相對較低的可直接在加工機床上測量大型在制工件的系統。

本實用新型的目的通過如下技術方案實現：

一種應用機器視覺的大型在制工件幾何測量裝置，包括機械臂安裝座、機械臂、相機、光源架、機械臂數控模塊、圖像采集卡和計算機；機械臂安裝座是內置步進電機和傳動齒輪的便捷接口件，安裝在機床主軸殼體或工作臺上，可驅動機械臂繞垂直或平行于安裝座安裝平面的軸轉動；可兩維伸縮和繞兩軸轉動的機械臂安裝于機械臂安裝座上，其術端夾持相機；光源架安裝在工件的上方；機械臂數控模塊一端與機械臂連接，另一端與計算機連接；計算機還通過圖橡采集卡與相機連接。

為進一步實現本實用新型目的，所述便捷接口件為發蘭盤或燕尾槽或鐵磁性吸盤。

所述機械臂數控模塊包括機械臂中的電機驅動元件和與計算機通訊的電路，用于實現計算機對機械臂的數控。

所述相機5機械地安裝在機械臂的末端。

所述計算機為通用的個人計算機或工控機。

所述相機為大尺寸、高分辨率的CCD或CMOS數字工業相機，包括成像畸變小的遠心、變焦或變倍鏡頭。

所述機械臂包括依次連接的機械臂接口、大臂、關節、小臂和相機座；機械臂接口上端與機械臂安裝座用滾動軸承連接，大臂的滾珠絲杠與機械臂安裝座的輸出軸通過聯軸器連接，由機械臂安裝座中的電機帶動大臂及小臂旋轉；大臂的滾珠絲杠上配合有可在其上移動的大滑板及其驅動電機，實現大臂的伸縮；關節安裝在大臂末端，設有鉸鏈軸及驅動電機，可帶動小臂轉動；小臂通過關節與大臂連接，小臂中有齒輪軸，底部有齒的帶電機滑塊可在齒輪軸上移動，實現小臂伸縮；小臂末端安裝可調的相機座。

在所述相機座與相機之間加裝數控相機云臺。