[發明專利]一種全自動壓痕測量裝置及方法

在審

• 申請號: 202011270665.6
• 申請日: 2020-11-13
• 公開（公告）號: CN112378797A
• 公開（公告）日: 2021-02-19
• 發明（設計）人: 李澤賢;印峰;陳洋卓;唐璇;劉嘉誠;盧佳佳
• 申請（專利權）人: 湘潭大學
• 主分類號: G01N3/40
• 分類號: G01N3/40;G01N3/02;G06T5/30;G06T7/00;G06T7/13;G06T7/136;G06T7/187
• 代理公司: 湖南天地人律師事務所 43221
• 代理人: 楊萍

1.一種全自動壓痕測量裝置，其特征在于，包括電動載物臺、圖像捕獲模塊和運算處理模塊；所述電動載物臺、圖像捕獲模塊均與運算處理模塊相連；

所述電動載物臺，用于放置待測物體；

所述圖像捕獲模塊，用于獲取放置在電動載物臺上待測物體的圖像，并將圖像傳送給運算處理模塊；

所述運算處理模塊，用于處理來自圖像捕獲模塊獲取的圖像，控制電動載物臺水平移動以使待測物體表面處于圖像捕獲模塊的視場中，控制電動載物臺升降以使待測物體表面處于圖像捕獲模塊的合焦面上，并求解待測物體表面壓痕數據。

2.根據權利要求1所述的全自動壓痕測量裝置，其特征在于，所述圖像捕獲模塊包括攝像頭和光學放大鏡片模組；

所述攝像頭通過光學放大鏡片模組的光路獲取放置在電動載物臺上待測物體的圖像，并將圖像傳送給運算處理模塊；

所述光學放大鏡片模組為可切換式的。

3.根據權利要求2所述的全自動壓痕測量裝置，其特征在于，多個光學放大鏡片模組組裝在一圓形電控轉塔上，運算處理模塊控制電動轉塔自動旋轉，實現不同光學放大鏡片模組的電動切換。

4.根據權利要求2所述的全自動壓痕測量裝置，其特征在于，光學放大鏡片模組采用插拔式安裝在圓形電控轉塔上。

5.一種全自動壓痕測量方法，其特征在于，采用權利要求1～4所述的全自動壓痕測量裝置進行壓痕測量，包括以下步驟：

步驟1、圖像捕獲模塊獲取放置在電動載物臺上的待測物體表面圖像，并傳輸給運算處理模塊；

步驟2、運算處理模塊基于圖像捕獲模塊獲取的圖像，控制電動載物臺水平移動以使待測物體表面處于圖像捕獲模塊的視場中，控制電動載物臺升降以使待測物體表面處于圖像捕獲模塊的合焦面上；

步驟3、運算處理模塊利用圖像捕獲模塊當前獲取的圖像，解算出壓痕的數學解析解。

6.根據權利要求5所述的全自動壓痕測量方法，其特征在于，所述步驟2中，運算處理模塊通過以下控制，使待測物體表面處于圖像捕獲模塊的合焦面上：

2.1)控制電動載物臺運動至行程最低位置；

2.2)控制電動載物臺按照所設步長，逐步靠近圖像捕獲模塊中的攝像頭，運動至行程最高位置，并逐步獲取圖像捕獲模塊所拍攝的圖像；

2.3)針對逐步獲取的每一幀圖像，分別提取其高頻成分；構建一個以電動載物臺運動距離為深度軸，對應圖像的高頻成分為二維圖像平面的三維合焦信息；確定三維合焦信息中高頻成分最多的二維圖像平面，解算出該二維圖像平面所對應的電動載物臺運動距離所對應的絕對位置，將其視為圖像捕獲模塊的合焦面；

2.4)控制電動載物臺運動至圖像捕獲模塊的合焦面上。

7.根據權利要求1所述的全自動壓痕測量方法，其特征在于，所述步驟3中，運算處理模塊通過以下步驟解算出壓痕的數學解析解：

3.1)對當前獲取的圖像進行預處理，得到其二值圖像；

3.2)在二值圖像中尋找最大連通區域，求得最大連通區域的最小包圍框；對當前獲取的圖像進行灰度化處理，獲得其灰度圖；在該灰度圖中選擇與上述最小包圍框對應的區域作為感興趣區域；

3.3)在感興趣區域中尋找邊緣點，基于尋找到的邊緣點數據得到壓痕各條邊緣所在直線的數學解析式；

3.4)聯立壓痕各條邊緣所在直線的數學解析式，求解壓痕各條邊緣的交點，實現壓痕邊緣角點定位。