[實(shí)用新型]基于機(jī)器視覺(jué)的大尺寸零件測(cè)量裝置

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200820039801.9
• 申請(qǐng)日: 2008-06-27
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN201266076Y
• 公開(kāi)（公告）日: 2009-07-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張志勝;何博俠;劉國(guó)良;史金飛
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 東南大學(xué)
• 主分類號(hào): G01B11/00
• 分類號(hào): G01B11/00
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標(biāo)代理有限公司
• 代理人: 陸志斌

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于光學(xué)測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種基于機(jī)器視覺(jué)的大尺寸零件的測(cè)量裝置。

背景技術(shù)

人類傳遞信息主要有三個(gè)渠道：語(yǔ)言、文字和圖像。從信息論的角度來(lái)看，“圖像”所包含的信息量最大、最豐富。人類所得到的外界信息有70％以上來(lái)自眼睛的攝取，在許多場(chǎng)合沒(méi)有任何其它形式比圖像所傳遞的信息更加豐富和真切。近20年來(lái)，大量的學(xué)者研究用計(jì)算機(jī)代替人自動(dòng)處理大量的“圖像”信息，解決人類生理器官所不能識(shí)別的問(wèn)題，從而部分代替人的腦力勞動(dòng)，這使得圖像處理分析技術(shù)成為一門跨學(xué)科的前沿高科技技術(shù)。從20世紀(jì)80年代中期到90年代，圖像處理分析技術(shù)取得了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用在遙感、工業(yè)檢測(cè)、機(jī)器人視覺(jué)、機(jī)械、交通、電子商務(wù)等領(lǐng)域。現(xiàn)在人們已充分認(rèn)識(shí)到圖像處理分析技術(shù)是認(rèn)識(shí)世界、改造世界的重要手段。

近年來(lái)，隨著計(jì)算機(jī)與機(jī)器視覺(jué)技術(shù)的發(fā)展，圖像處理與分析方法水平不斷提高，使基于機(jī)器視覺(jué)成像方法的幾何測(cè)量技術(shù)逐漸成為機(jī)械加工自動(dòng)測(cè)量的一種革新手段。機(jī)器視覺(jué)在線測(cè)量具有非接觸、設(shè)備簡(jiǎn)單、對(duì)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境有求不高、通用性好、易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化等諸多優(yōu)點(diǎn)而受到人們的廣泛關(guān)注。

現(xiàn)有的機(jī)械零件二維幾何尺寸測(cè)量方法，主要集中在基于單幅圖像的尺寸測(cè)量和基于圖像拼接的尺寸測(cè)量。基于單幅圖像的尺寸測(cè)量方法是用單幅圖像反映待測(cè)零件尺寸的全貌，通過(guò)對(duì)單幅圖像的處理分析獲得工件的尺寸。但是受成像區(qū)域和檢測(cè)分辨率成反比例關(guān)系的制約，若用單幅圖像獲得待測(cè)零件全貌的較高精度圖像，就必須要求待測(cè)零件很小。所以基于單幅圖像的尺寸測(cè)量方法的缺點(diǎn)在于只能檢測(cè)尺寸比較小(通常在50mm以內(nèi))的零件。另外，由于該方法采用傳統(tǒng)的像素當(dāng)量測(cè)量法，測(cè)量精度不是很高；為解決大尺寸零件(50mm—500mm)的視覺(jué)測(cè)量問(wèn)題，有研究學(xué)者提出了基于圖像拼接技術(shù)的尺寸測(cè)量方法。該方法通過(guò)攝相機(jī)每次只成像大尺寸零件的局部區(qū)域，把所有局部圖像拼接成一整幅圖像后再對(duì)零件進(jìn)行測(cè)量。基于圖像拼接技術(shù)的尺寸測(cè)量方法的缺點(diǎn)是需要處理大量的數(shù)據(jù)，以現(xiàn)有的圖像處理算法和計(jì)算速度，還無(wú)法實(shí)現(xiàn)快速測(cè)量的要求。另外，該方法需要在被測(cè)零件上人為加入“點(diǎn)”和“線”特征，這在機(jī)械零件的自動(dòng)測(cè)量環(huán)境下是不便做到的。

發(fā)明內(nèi)容

本實(shí)用新型提供了一種基于機(jī)器視覺(jué)的大尺寸零件(50mm—500mm)測(cè)量裝置，可以快速地獲得待測(cè)零件各局部區(qū)域的較高精度圖像，通過(guò)一定的圖像處理算法得到各局部區(qū)域的特征尺寸，再對(duì)所有特征尺寸進(jìn)行補(bǔ)償、求和，從而獲得零件的整體尺寸。

本實(shí)用新型是這樣來(lái)解決其技術(shù)問(wèn)題的：

一種基于機(jī)器視覺(jué)的大尺寸零件測(cè)量裝置，包括底座和大、小標(biāo)定塊，所述的大標(biāo)定塊與小標(biāo)定塊的長(zhǎng)度之比為3∶2～2∶1，在底座上滑動(dòng)連接有L型移動(dòng)臺(tái)，在L型移動(dòng)臺(tái)的立臂上滑動(dòng)連接有支撐桿，并且，L型移動(dòng)臺(tái)的滑動(dòng)方向與支撐桿的滑動(dòng)方向垂直，在支撐桿上轉(zhuǎn)動(dòng)連接有旋轉(zhuǎn)塊，且旋轉(zhuǎn)塊的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)平面位于由L型移動(dòng)臺(tái)滑動(dòng)方向與支撐桿的滑動(dòng)方向所確定的平面平行，在所述的旋轉(zhuǎn)塊的水平軸上轉(zhuǎn)動(dòng)連接有相機(jī)支撐板，且相機(jī)支撐板的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)平面與由L型移動(dòng)臺(tái)滑動(dòng)方向與支撐桿的滑動(dòng)方向所確定的平面垂直，在相機(jī)支撐板上設(shè)有攝相機(jī)。在所述的底座上設(shè)有平移裝置，在該平移裝置上設(shè)有白色背景板，且白色背景板位于攝相機(jī)的下方，在底座上設(shè)有用于觀測(cè)托盤移動(dòng)距離的鋼尺。

本實(shí)用新型進(jìn)一步在所述的旋轉(zhuǎn)塊的豎直軸上滑動(dòng)連接光源支撐塊，且光源支撐塊的滑動(dòng)方向與相機(jī)支撐板的滑動(dòng)方向垂直。

在所述的平移裝置支座和電機(jī)，在支座轉(zhuǎn)動(dòng)連接有螺桿，在螺桿上螺紋連接有托盤，且該托盤的底面與底座表面滑動(dòng)接觸，托盤的滑動(dòng)方向與L型移動(dòng)臺(tái)的滑動(dòng)方向垂直，所述的電機(jī)的輸出軸與螺桿連接。

本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)：

第一、本實(shí)用新型為大尺寸零件(50mm—500mm)提供了高精度的視覺(jué)測(cè)量裝置；

第二、本實(shí)用新型的機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了空間5個(gè)自由度的調(diào)節(jié)，并配有環(huán)形光源和白色背景板可以最大程度地提高圖像質(zhì)量，減少圖像不清晰對(duì)測(cè)量誤差的影響；

第三、本實(shí)用新型為大尺寸零件(50mm—500mm)提供了非接觸式的視覺(jué)測(cè)量方法，實(shí)現(xiàn)了基于機(jī)器視覺(jué)的工件尺寸的自動(dòng)測(cè)量。

第四、本實(shí)用新型的標(biāo)定方法利用了兩個(gè)標(biāo)定塊的尺寸差信息，并對(duì)像素當(dāng)量值進(jìn)行補(bǔ)償，減少了標(biāo)定數(shù)據(jù)的誤差，從而提高工件尺寸的測(cè)量精度；

第五、本實(shí)用新型提出了一種“化整為零”獲得反映大尺寸零件全貌的各局部區(qū)域的圖像，再“化零為整”計(jì)算零件尺寸的思想。