[發明專利]微裝配系統的顯微視覺系統的顯微視場空間數字化方法及系統

有效

• 申請號: 201810620474.4
• 申請日: 2018-06-15
• 公開（公告）號: CN108961419B
• 公開（公告）日: 2023-06-06
• 發明（設計）人: 王代華;王坎;高賢永
• 申請（專利權）人: 重慶大學
• 主分類號: G06T19/00
• 分類號: G06T19/00
• 代理公司: 重慶華科專利事務所 50123
• 代理人: 康海燕

一種微裝配系統的顯微視覺系統的顯微視場空間數字化方法，其利用計算機顯微視覺斷層掃描技術通過精密定位系統控制顯微視覺系統對顯微視場空間斷層掃描并獲得斷層掃描圖像；通過斷層掃描圖像結合對應的精密定位系統運動步長重構斷層掃描圖像的三維空間；通過柵格化、柵格數值化技術獲取三維斷層視場空間的數字化信息并求取各方向的單目顯微視覺系統的顯微視場空間的數字化信息；最后通過計算各方向的相交視場空間數字化信息以獲取數字化顯微視場空間。該方法成功地將微裝配系統的顯微視覺系統的顯微視場空間信息用數字化信息的形式表示，為微裝配系統的三維可視化、路徑優化、位姿檢測等提供必要條件，有效地降低了微裝配系統的操作問題的難度。

技術領域

本發明屬于智能制造領域和科學研究領域，具體服務于微裝配和微操作領域，具體涉及顯微視場空間下應用空間數字化技術以及使用數字化技術實現零件重構、裝配、定位、位姿檢測、路徑規劃等操作。

背景技術

在微裝配系統中，顯微視覺系統起著至關重要的作用，微裝配系統中大多采用的是顯微視覺系統，顯微視覺系統的零件三維重構技術是所有擁有視覺系統的微裝配系統的主要研究內容也是必須處理好的內容。Marr視覺計算理論框架中視覺部分的零件三維重構可以分為兩大類，一類是通過視覺系統對物體采集的二維圖像來進行重構，重構理論主要是利用物體在三維空間中的點、線、面與其在二維圖像中的點、線之間的關系來實現物體的重構。另一類是通過斷層掃描的方式獲取物體橫截面的圖像序列，通過有一定間隔的圖像序列來重構物體。

顯微視覺系統的高分辨率、高放大倍數給微小零件的觀測提供了極大方便，但由此也帶來了小景深、小視場的問題。小視場就是在廣度上無法獲得待裝配零件的全貌，小景深就是在深度上無法獲得零件全貌。這樣就無法采用點、線、面的方式進行零件的空間重構，又由于在微裝配系統中也不方便采用CT、MRI等技術進行斷層掃描的方式進行零件的重構。因此在對顯微視場空間中微型零件的裝配或操作時就無法重構出空間信息全貌，也就無法進行裝配或操作路徑的優化進而解決裝配或操作精度低、效率低、裝配難度大等技術難題。基于以上問題，提出了微裝配系統的顯微視場空間數字化方法。

發明內容

本發明的目的是針對現有技術的不足，提出一種微裝配系統的顯微視覺系統的顯微視場空間數字化方法及系統，在數字化顯微視場空間下對微型零件進行三維顯示、位姿檢測及優化微型零件的裝配或操作路徑，為微裝配或者微操作系統的三維可視化、路徑優化、裝配、定位、位姿檢測等提供必要條件，有效降低微裝配問題的難度，提高整個系統的裝配或操作效率。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案如下：

一種微裝配系統的顯微視覺系統的顯微視場空間數字化方法，其主要采用計算機顯微視覺斷層掃描技術，利用精密定位系統控制顯微視覺系統沿定義坐標系的X軸和Z軸、或者X軸和Y軸和Z軸、或者X軸和Y軸和Z軸和任意軸方向對微裝配系統的顯微視覺系統的顯微視場空間進行掃描，獲取沿定義坐標系的X軸和Z軸、或者X軸和Y軸和Z軸、或者X軸和Y軸和Z軸和任意軸方向的斷層掃描圖像序列；然后通過基于斷層掃描圖像的三維顯微視場空間數字化重構技術計算各單目顯微視覺系統的相交視場空間數字化信息，從而獲取微裝配系統的顯微視覺系統的數字化顯微視場空間。

本發明所述的微裝配系統的顯微視場空間數字化方法包括如下步驟：

(1)采用計算機顯微視覺斷層掃描技術獲取X軸和Z軸、或者X軸和Y軸和Z軸、或者X軸和Y軸和Z軸和任意軸(R軸)方向的斷層掃描圖像序列以及精密定位系統的位移量序列；

(2)根據獲得的斷層掃描圖像序列以及精密定位系統的步長序列，重構X軸和Z軸、或者X軸和Y軸和Z軸、或者X軸和Y軸和Z軸和R軸方向的斷層掃描圖像相應的三維斷層視場空間，計算三維斷層視場空間數字化信息，得到各方向上擴展的數字化顯微視場空間，并計算微裝配系統的顯微視覺系統的數字化顯微視場空間；步驟(2)具體包括：