[發明專利]一種機器視覺零件外形、外廓尺寸測量系統及測量檢驗方法

在審

• 申請號: 201510592227.4
• 申請日: 2015-09-17
• 公開（公告）號: CN105352449A
• 公開（公告）日: 2016-02-24
• 發明（設計）人: 曾志強;王俊元;杜文華;段能全;董磊;林娣;貴凱;張博;王媛;湯恒;李旭;高俊華
• 申請（專利權）人: 中北大學
• 主分類號: G01B11/24
• 分類號: G01B11/24
• 代理公司: 太原晉科知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 14110
• 代理人: 王瑞玲

技術領域

本發明屬機器視覺領域，具體是一種機器視覺零件外形、外廓尺寸測量系統及測量檢驗方法。

背景技術

現代工業生產中涉及到各種各樣的檢驗、生產監視及零件的識別應用，而當前大多數產業都是利用專用卡尺對工件進行測量，該測量方法屬于接觸式測量，有很多缺點，如卡尺在測量時要與工件接觸，會對零件表面有一定的損壞；人為因素影響比較明顯，測量時由于抖動、視力等因素會對測量結果造成重大影響，測量結果與實際尺寸可能存在較大偏差，嚴重有可能出現錯誤。于是人類開始探索非接觸測量，目前廣泛應用的非接觸式尺寸測量方法主要有激光測量方法、氣動式非接觸式測量方法、電渦流式測量方法和影像式測量方法。激光測量方法是采用激光投射到工件上產生的陰影部分對應的寬度X直接反應被測工件的尺寸值，其中一激光檢測裝置安裝在工件后方，該裝置制作難度較大，成本較高，而且光學系統需要保持干凈，否則將影響測量，該測量限制條件，其中間不能有障礙物，要有接收器等。氣動式非接觸測量是將尺寸信號轉化為測量管路內氣體流量的變化，通過有刻度的玻璃管內的浮標來標值，但其主要測量孔徑或半封閉結構的尺寸，不適宜測量外部尺寸，而且測頭需要靠近工件，必須有一定的動作才能實現尺寸測量。電渦流式測量方法主要是應用電渦流技術，電渦流傳感器無需接觸被測件就可以測量目標物體的位置，但進行測量時裝置必須近距離測量，不能進行較遠距離測量，測量精度不高，且只適合于測量金屬零件。影像式測量方法采用光學顯微鏡對待測物體進行高倍率光學放大成像，然后經過CCD攝像系統將放大后的物體影像送入計算機后，檢測工件的輪廓和表面形狀尺寸，但影像測量儀是基于CCD技術，成本高，且不能進行在線測量。綜上所述，這些非接觸式尺寸測量裝置都存在各自的不足。

隨著科學技術迅速發展，機器視覺技術主要在工業和醫學等領域，正在向著動化和信息化方向迅速發展，由此使得工業中的重復性加工和測量任務能夠輕松和快速的完成。機器視覺作為機器的眼睛替代人類的眼睛在工業檢測領域進行生產檢測越來越普遍，將成為未來自動化生產檢測的一種必然趨勢。最早提出機器視覺概念是在20世紀50年代；機器視覺的研究是從20世紀60年代中期美國學者L.R.羅伯茲關于理解多面體組成的積木世界研究開始的，機器視覺最早是在機器人的研究中發展起來的；20世紀70年代CCD圖像傳感器出現，CCD攝像機替代硅靶攝像機是機器視覺發展的一個重要轉折點；20世紀80年代CPU、DSP等圖像處理硬件技術的飛速進步，為機器視覺飛速發展提供了基礎條件。目前大部分機器視覺技術都是基于CCD技術，但是CCD技術成本較高，而同規格的CMOS價格便宜，且經實驗研究表明：基于CMOS的機器視覺系統測量精度能夠達到μm級精度，滿足絕大部分零件的尺寸測量精度要求。

雖然不少學者已經對基于CMOS機器視覺零件尺寸測量系統有了初步設計和應用，已經能夠完成部分零件通孔和槽底寬度的測量，但其通用性差，存在適用測量的零件范圍較窄等問題。

在專利名為：“一種基于CMOS機器視覺零件尺寸測量系統及測量檢驗方法”，申請號為：“201110421930.0”的專利中提出了解決上述問題的方案。然而在該專利的測量系統中存在以下幾個問題：1）攝像頭位置不固定，測量時容易發生偏擺；2）被測工件的位置不能調整，并且背光源也不能靈活調整，得不到最佳的背光角度，較難獲得清晰輪廓圖像；3）工作臺無法自由移動，不能測量較大尺寸變化的零件；4）工作臺上的定位塊不能方便更換，較難實現不同規格大小的零件尺寸測量。

發明內容

本發明為了克服上述現有技術中的不足，提出了一種機器視覺零件外形、外廓尺寸測量系統及方法，不僅實現了非接觸測量，達到了良好的可靠性和測量精度，而且可以通過更換定位塊的方法實現孔類、寬度等尺寸的測量，靈活地實現了多類型尺寸的測量。同時，測量平臺的設計更適于定位塊的變更，避免了所測零件受限的問題。且該發明結構簡單，成本低，工作效率高，靈活，對于零件的較小外廓、通孔、槽寬的尺寸都能實現精確測量，另外對于槽寬較大的零件也可以通過沿豎直軌道上下移動工作臺進行二次測量實現精確測量。

本發明采取以下技術方案：一種機器視覺零件外形、外廓尺寸測量系統，包括底板、背光源支架、背光源、工作臺、工作臺支架、鏡筒安裝架和攝像頭組件，底板上依次固定有背光源支架、工作臺支架以及鏡筒安裝架。

背光源支架底部設有與底板連接的支架固定板，支架固定板兩側對稱設有兩條弧形的光源水平角度調節槽，光源水平角度調節槽內設有與底板固定的螺釘，背光源支架頂部通過螺釘連接有可轉動的背光源托板，背光源托板上固定有背光源。