[發明專利]基于影像復合的薄片零件輪廓自動檢測測頭與檢測方法

無效

• 申請號: 201210153987.1
• 申請日: 2012-05-16
• 公開（公告）號: CN102661722A
• 公開（公告）日: 2012-09-12
• 發明（設計）人: 盧科青;王文;陸軍華;韋東波;陳子辰
• 申請（專利權）人: 浙江大學;杭州博洋科技有限公司
• 主分類號: G01B11/24
• 分類號: G01B11/24
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 林懷禹

1.一種基于影像復合的薄片零件輪廓自動檢測測頭，其特征在于：CCD照相機(1)安裝在直角基座(2)側面，CCD照相機(1)的鏡頭與直角基座(2)底面的照相機觀測孔(17)對齊；鏡頭轉換器(10)通過軸承(18)安裝在直角基座下底面(2)上；鏡頭轉換器(10)是一個圓盤形齒輪，其上有三個等圓周分布的鏡頭安裝孔(14)，鏡頭安裝孔(14)上分別安裝有照相機第一鏡頭(13)、第二鏡頭(12)和第三鏡頭(11)；電機(8)安裝在直角基座(2)底面的電機安裝孔(16)中，電機(8)的輸出端裝有小齒輪(9)，該小齒輪(9)與鏡頭轉換器(10)外圓周上的輪齒相互嚙合；直角基座(2)側面與連接塊(3)的一側固定；連接塊(3)的另一側與磁力底盤(4)的一側固定，磁力底盤(4)固定在三坐標測量機Z軸(5)的測頭座(7)上，整個直角基座(2)通過磁力底盤(4)能在測頭座(7)上實現裝卸。

2.根據權利要求1所述的一種基于影像復合的薄片零件輪廓自動檢測測頭，其特征在于：所述的直角基座(2)，其材質為鋁合金。

3.根據權利要求1所述的一種基于影像復合的薄片零件輪廓自動檢測測頭，其特征在于：所述的連接塊(3)，其材質為鐵。

4.一種基于影像復合的薄片零件輪廓自動檢測方法，其特征在于：該方法實現的步驟為：

（1）根據被測薄片零件的形狀、尺寸和測量精度要求，選擇三個照相機鏡頭：第一鏡頭、第二鏡頭、第三鏡頭，然后將這三個鏡頭安裝在鏡頭轉換器上，這三個鏡頭的放大倍數關系為：第一鏡頭﹤第二鏡頭﹤第三鏡頭；

（2）開啟電機，轉動鏡頭轉換器，將第一鏡頭轉換至工作位置；然后移動測頭裝置，使第一鏡頭對準測量基臺上的基準標志，接著由自動對焦模塊實現自動對焦，對焦完成后測量機鎖定Z軸在豎直方向上的自由度，然后由標定模塊確定照相機圖像坐標系與基準坐標系的轉換關系，同時標定模塊確定第一鏡頭的放大倍數；最后將被測薄片零件水平放置在測量基臺上，第一鏡頭對準被測薄片零件，照相機攝取被測薄片零件的全景圖像；

（3）由圖像處理模塊對薄片零件的全景圖像進行處理，提取薄片零件的整體輪廓，然后以薄片零件的整體輪廓為基礎，規劃完整的二次測量路徑；

（4）開啟電機，轉動鏡頭轉換器，使第二鏡頭或第三鏡頭轉換至工作位置，然后移動測頭裝置，使第二鏡頭或第三鏡頭對準基臺上的基準標志，接著先由自動對焦模塊實現自動對焦，然后由標定模塊確定使用第二鏡頭或第三鏡頭時照相機圖像坐標系與基準坐標系的轉換關系，同時標定模塊確定第二鏡頭或第三鏡頭的放大倍數；接著按步驟（3）提供的測量路徑逐步移動測頭裝置并拍攝薄片零件的局部輪廓圖像，直至完整地走完測量路徑；

（5）由圖像處理模塊對二次測量獲得的圖像進行拼接，然后提取拼接圖像中薄片零件的整體輪廓，并把它作為最后的測量結果。

5.根據權利要求4所述的一種基于影像復合的薄片零件輪廓自動檢測方法，其特征在于：所述的測量基臺是一個方形大理石質的平臺，平臺的左上角有兩個白色的正方形沿對角線方向連接，這兩個正方形為基準標志，兩個正方形的連接點為測量基準坐標系原點；基準標志的右邊排列著十個邊長逐漸增大且邊長尺寸已知的白色正方形，為鏡頭放大系數參考標志。

6.根據權利要求4所述的一種基于影像復合的薄片零件輪廓自動檢測方法，其特征在于：所述的由自動對焦模塊實現自動對焦，其實現方法為：以照相機所獲圖像的Brenner函數作為清晰度評價函數，控制三坐標測量機的Z軸在豎直方向上下移動以調整照相機物距，直至Brenner函數達到極大值。