[發明專利]一種零件直線邊緣位置精度測量的裝置與方法

無效

• 申請號: 200810013508.X
• 申請日: 2008-09-28
• 公開（公告）號: CN101377403A
• 公開（公告）日: 2009-03-04
• 發明（設計）人: 王曉東;程新宇;陳亮;羅怡;徐征;劉海斌;葉坤;宋莎;劉超
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: G01B11/00
• 分類號: G01B11/00
• 代理公司: 大連理工大學專利中心
• 代理人: 侯明遠

技術領域

本發明屬于機器視覺檢測技術領域，涉及一種通過計算機視覺和自動化控制技術對零件直線邊緣位置的測量方法及實現該方法的一種裝置，應用于集成有視覺檢測系統的精密制造及裝配領域。

背景技術

隨著檢測技術的不斷發展和提高，在精密儀器儀表制造及裝配領域，對其精度等級的要求越來越高。有的裝配過程中，零件尺寸相對較大(幾十個毫米)，而要求的精度卻很高，要求達到10μm以內。目前，對于這種小型精密儀器儀表裝配作業一般是由熟練操作人員在顯微鏡下手工完成，但僅僅依靠人的視覺和觸覺是很難滿足裝配零件的形位要求，而且生產效率和成品率較低，產品的一致性較差，同時操作人員勞動強度大，并且對其技能具有很高的要求。隨著對產品性能、質量穩定性的要求和產量需求的不斷提高，手工裝配難以適應。基于機器視覺的檢測定位系統以其柔性化的特點在提高裝配精度、保證產品質量穩定性以及提高生產率等方面，都顯示出極大的優越性。在微小型零件視覺裝配系統中，視覺檢測部分的主要任務是對微小對象進行識別和測量定位，它必須在一定的精度要求下獲取目標物體的距離、形狀、位置、姿態等信息，以配合裝配作業的進行。近年來，計算機視覺作為一種測量定位手段越來越引起人們的重視，它是綜合運用圖像工程、精密測量、以及模式識別、人工智能等技術的非接觸檢測方法。

由于視覺系統鏡頭的視場范圍和測量定位精度是成反比關系的，因此在用于較大零件的高精度測量定位過程中，不可能通過獲得零件整體圖像來計算零件的精確位置，在查閱的文獻中多是通過在零件本體上做標記點，然后對標記點進行測量來完成零件的定位，如文獻【高精度貼片機視覺定位系統的研究與設計.角罕楊敏，史航，劉強.裝備制造技術，2007(12)，39-41】和文獻【宏襯操作結合的自動微裝配系統.宗光華，孫明磊等.中國機械工程.2005第16卷第23期，2125-2130】都是對零件上的標記點進行測量定位，并采用開環控制完成零件的對準裝配，文獻【Precision?Assembly?of?Active?Microsystems?Witha?Size-Adapted?Assembly?System.Kerstin?Schottler，Annika?Raatz，JiirgenHesselbach.IFIP?International?Federation?for?Information?Processing，Volume?260(2008)199-206.】也是對標記點測量定位，是一個閉環控制裝配系統。以上這些測量定位過程只能適用于單一的零件，對于沒有標記點或標記線的一般零件或無法制作標記點的零件則無法檢測。對于零件邊緣作為定位基準的情況一般可以通過邊緣特征提取計算得到基準形位，但對于零件邊緣存在缺陷不易正確識別的情況，就不能滿足邊緣基準的高精度定位。

發明內容

本發明所解決的技術問題是提供一種基于機器視覺的零件直線邊緣位置精度的檢測方法及其裝置，解決了小型儀器儀表精密裝配過程中裝配零件的精確定位，達到零件相對于直線基準的高精度定位要求。

本發明的技術方案如下：

本發明的裝置主要由數字攝像機、工業鏡頭、三維運動平臺、量塊、頂緊機構以及計算機控制系統組成。數字攝像機在預設定的測量位置采集特征圖像，通過計算機處理計算得到直線邊緣的平面位置。

球頭柱塞支架、量塊底座和夾具并列水平固定在同一平面上，球頭柱塞支架位于量塊底座的右側，夾具位于量塊底座的左側；球頭柱塞與球頭柱塞支架螺紋連接，球頭柱塞內有彈簧；待測零件裝夾在夾具上。

量塊為一長方體，其一表面刻蝕有直線度小于2μm的量塊刻線，量塊刻線平行于楞邊且到此楞邊的距離有小于10μm精度要求，與量塊刻線平行且相鄰的一個表面加工有V定位型槽；量塊置于量塊底座上；采用點接觸的頂緊方式，利用球頭柱塞頂緊量塊V型定位槽使其充分接觸待檢測零件邊緣的側面，其柔性的彈簧結構允許零件在加工和裝卡定位有一定誤差時，仍可以使量塊充分接觸待測零件邊緣側面；預設定至少兩個測量位置，計算機控制驅動器驅動固定在三維運動平臺上的數字攝像機運動到設定位置采集量塊刻線的局部灰度圖像，傳送給計算機，通過圖像分析處理、邊緣特征提取、坐標轉換、邊緣特征點迭代直線擬合，最后計算得到待測零件邊緣的位置精度。