[發(fā)明專利]一種基于單個(gè)相機(jī)的異形彈簧分散目標(biāo)點(diǎn)的測(cè)量系統(tǒng)

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201911378628.4
• 申請(qǐng)日: 2019-12-27
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111121624A
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-05-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王曉初;邱杰豪;歐陽(yáng)祥波
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 廣東工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): G01B11/00
• 分類號(hào): G01B11/00
• 代理公司: 廣州粵高專利商標(biāo)代理有限公司 44102
• 代理人: 林麗明

本發(fā)明提供一種基于單個(gè)相機(jī)的異形彈簧分散目標(biāo)點(diǎn)的測(cè)量系統(tǒng)，包括被測(cè)異形彈簧、光源、反射鏡、顯微鏡頭和工業(yè)相機(jī)；本系統(tǒng)的測(cè)量光傳播路徑為光源發(fā)出測(cè)量光，被測(cè)異形彈簧反射測(cè)量光，測(cè)量光經(jīng)過(guò)反射鏡后經(jīng)過(guò)顯微鏡頭，再進(jìn)入工業(yè)相機(jī)。本發(fā)明能經(jīng)濟(jì)有效地對(duì)異形彈簧分散目標(biāo)點(diǎn)幾何尺寸進(jìn)行精確的視覺(jué)測(cè)量，一方面，既克服了單個(gè)遠(yuǎn)心鏡頭相機(jī)測(cè)量方案中圖像的像素沒(méi)被充分利用的缺點(diǎn)，同時(shí)也解決了僅用多個(gè)顯微鏡頭相機(jī)測(cè)量方案的機(jī)械干涉問(wèn)題；另一方面，相比于單個(gè)顯微鏡頭外加精密的運(yùn)動(dòng)平臺(tái)，本發(fā)明能在保證測(cè)量精度的前提下明顯降低成本。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及機(jī)器視覺(jué)技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及基于單個(gè)相機(jī)的異形彈簧分散目標(biāo)點(diǎn)的測(cè)量系統(tǒng)。

背景技術(shù)

機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)包含光源、鏡頭、相機(jī)、圖像處理單元、圖像處理軟件、監(jiān)視器、通訊/輸入輸出單元等。在圖像采集階段，相機(jī)和光源的類型及其安裝位置等構(gòu)成的圖像采集方案，對(duì)圖像采集后續(xù)階段實(shí)施的難易及被測(cè)物測(cè)量結(jié)果的精度產(chǎn)生重要的影響。

對(duì)于異形彈簧分散目標(biāo)點(diǎn)的幾何測(cè)量，一個(gè)方案是使用單個(gè)配有遠(yuǎn)心鏡頭的高分辨率相機(jī)一次拍攝成像完成測(cè)量，但圖像中目標(biāo)感興趣區(qū)域面積占圖像總面積的比例過(guò)小，沒(méi)充分利用圖像像素資源以使測(cè)量結(jié)果達(dá)到更大精度；另一個(gè)方案是僅使用多個(gè)顯微鏡頭相機(jī)分別對(duì)準(zhǔn)異形彈簧的多個(gè)目標(biāo)分散點(diǎn)分別進(jìn)行測(cè)量，然而當(dāng)彈簧上目標(biāo)點(diǎn)間的尺寸小于相機(jī)能并排放置的尺寸時(shí)，相機(jī)的硬件部分會(huì)存在機(jī)械干涉，相機(jī)無(wú)法正常擺放會(huì)導(dǎo)致測(cè)量任務(wù)無(wú)法完成；另一個(gè)方案是可利用單個(gè)顯微鏡鏡頭相機(jī)配合精密的運(yùn)動(dòng)平臺(tái)，逐步獲取彈簧目標(biāo)點(diǎn)的圖像后，結(jié)合相機(jī)運(yùn)動(dòng)參數(shù)亦可完成目標(biāo)點(diǎn)的幾何測(cè)量，但此方案會(huì)因精密的運(yùn)動(dòng)平臺(tái)而增加了成本。

目前，對(duì)異形彈簧分散目標(biāo)點(diǎn)的精確幾何測(cè)量多采用單個(gè)遠(yuǎn)心鏡頭相機(jī)的測(cè)量方法。由于異形彈簧自身尺寸較小，且目標(biāo)點(diǎn)所在的區(qū)域(如目標(biāo)點(diǎn)為一段圓弧的圓心)相對(duì)于被彈簧自身尺寸來(lái)說(shuō)也較小，采用單個(gè)相機(jī)測(cè)量會(huì)使得圖像中目標(biāo)點(diǎn)所在區(qū)域面積占據(jù)整幅圖像面積的比例很小，同時(shí)隨著測(cè)量精度要求的提高，需要提高相機(jī)的分辨率以提高測(cè)量精度，這會(huì)造成相機(jī)成本的提高和相機(jī)圖像中更多的圖像像素沒(méi)被充分利用。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的不足，本發(fā)明提供了一種基于單個(gè)相機(jī)的異形彈簧分散目標(biāo)點(diǎn)的測(cè)量系統(tǒng)。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種基于單個(gè)相機(jī)的異形彈簧分散目標(biāo)點(diǎn)的測(cè)量系統(tǒng)，包括被測(cè)異形彈簧、光源、反射鏡、顯微鏡頭和工業(yè)相機(jī)；

本系統(tǒng)的測(cè)量光傳播路徑為光源發(fā)出測(cè)量光，被測(cè)異形彈簧反射測(cè)量光，測(cè)量光經(jīng)過(guò)反射鏡后經(jīng)過(guò)顯微鏡頭，再進(jìn)入工業(yè)相機(jī)。

在一種優(yōu)選方案中，所述的光源為環(huán)形光源，環(huán)形光源放置于被測(cè)異形彈簧的正上方。

在一種優(yōu)選方案中，所述的環(huán)形光源的開(kāi)口直徑應(yīng)大于被測(cè)異形彈簧的最大尺寸。

在一種優(yōu)選方案中，反射鏡包括N面，包括第一反射鏡、第二反射鏡、第三反射鏡呈一定角度固定，第一反射鏡與第二反射鏡、第三反射鏡平行，第一反射鏡放置在被測(cè)異形彈簧以及環(huán)形光源上方，反射所有照射到被測(cè)異形彈簧上的光；反射鏡放置于第一反射鏡的一側(cè)，把第一反射鏡反射的光部分反射到顯微鏡頭后進(jìn)入工業(yè)相機(jī)中成像；第三反射鏡位于第一反射鏡的一側(cè)，把第一反射鏡反射的光部分反射到顯微鏡頭后進(jìn)入工業(yè)相機(jī)中成像。所述的反射鏡為平面反射鏡。

在一種優(yōu)選方案中，所述的反射鏡鏡面與水平面的角度為45度。

在一種優(yōu)選方案中，所述顯微鏡頭光軸與反射鏡呈45度，與被測(cè)異形彈簧所放置平面呈90度，所述的被測(cè)異形彈簧平放于平面，放置的平面與水平面平行。

在一種優(yōu)選方案中，所述的第二反射鏡、第三反射鏡的相對(duì)位置布置、尺寸均在顯微鏡頭的視野范圍內(nèi)和景深范圍內(nèi)，以使第二反射鏡和第三反射鏡反射的對(duì)象均能在相機(jī)中完整而清晰地成像。