基於多ccd的空間尺寸測量裝置的製作方法

2023-09-24 00:57:30 2

專利名稱：基於多ccd的空間尺寸測量裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型 涉及一種測量裝置，尤其是一種基於多CXD的空間尺寸測量裝置。
背景技術：
CXD工業相機一般用於二維尺寸的測量，但是，有時必須需要測量空間尺寸才能為裝配等工藝提供基礎。現有一款如圖I和圖2所示的待測工件20，它具有兩條水平的邊框22以及兩個水平的圓孔21 (圓孔的軸線為水平方向)，根據生產要求，現需要測量出這兩個水平圓孔21距離兩邊框22中心線L的長度。由於邊框中心線L和圓孔21不處於同一二維面上，涉及到空間尺寸的測量，傳統的方法是靠非接觸式三坐標測量機配合夾治具、稜鏡才能夠完成，這種方法費事費力，自動化程度低。
發明內容本實用新型目的是針對上述問題，提供一種基於多CXD的空間尺寸測量裝置，該裝置成本較低、測量速度快，而且具有與三坐標測量機同樣的測量精度。本實用新型的技術方案是一種基於多CCD的空間尺寸測量裝置，包括機架，所述機架上設置有第一相機支撐架、第二相機支撐架、位於所述第一相機支撐架和第二相機支撐架之間的且其上帶有多個標記點的待測工件定位座、以及用於帶動所述待測工件定位座在機架上平移的氣缸，所述第一相機支撐架上安裝有垂直布置的、並能在X、Y、Z三個方向作平移運動的C⑶工業相機I，所述第二相機支撐架上安裝有垂直布置的、並能在X、Y、Z三個方向作平移運動的C⑶工業相機II和CXD工業相機III，所述CXD工業相機I、(XD工業相機II、(XD工業相機III以及氣缸均與一 PLC程控器電連接，所述待測工件定位座上還設有將待測工件上的兩個水平圓孔折射到豎直方向的稜鏡。所述待測工件定位座上開設有邊框透光孔。所述待測工件定位座上裝有背光光源。所述待測工件定位座上設有用於將待測工件緊緊吸附在該待測工件定位座上的真空吸附機構。本實用新型的優點是本實用新型通過三個CXD工業相機及稜鏡的光學作用，再加上多CCD的數據融合方法，解決了空間尺寸精密測量的問題，其綜合測量精度在±0. 03毫米以內。
以下結合附圖
及實施例對本實用新型作進一步描述圖I為待測工件的結構示意圖，為了更清楚地表明本實用新型所要解決的技術問題，特將待測工件的主視圖和俯視圖畫在一起；圖2為本實用新型實施例的結構示意圖；圖3為本實用新型實施例中待測工件定位座的結構示意圖；[0013]圖4為本實用新型實施例中坐標統一轉換原理圖。其中1-(XD工業相機I，2-CXD工業相機II，3-CXD工業相機III，4_待測工件定位座，5-稜鏡,6-標記點，7-邊框透光孔,8-背光光源,9-氣缸,10-機架，11-第一相機支撐架，12-第二相機支撐架，20-待測工件，21-圓孔，22-邊框。
具體實施方式
如圖2和圖3所示，本實施例基於多CXD的空間尺寸測量裝置，包括機架10，該機架10上設置有第一相機支撐架11、第二相機支撐架12、位於所述第一相機支撐架和第二相機支撐架之間的待測工件定位座4、以及用於帶動所述待測工件定位座在機架上平移的氣缸9,所示待測工件定位座4上帶有多個標記點6 (如圖4所示,本實施例在待測工件定位座共設置了 Al、A2……D3、D4共16個標記點)。所述第一相機支撐架11上安裝有垂直布置的CXD工業相機I 1，該CXD工業相機I能夠在X、Y、Z三個方向均能作平移運動。所述第二相機支撐架12上安裝有垂直布置的CXD工業相機II 2和CXD工業相機III 3，CXD工 業相機II 2和CXD工業相機III 3也能夠在X、Y、Z三個方向作平移運動。所述CXD工業相機
II、CXD工業相機II 2、CXD工業相機III 3以及氣缸9均與一 PLC程控器電連接，所述待測工件定位座4上還設有稜鏡5，稜鏡5用於將圓孔21從水平方向折射到豎直方向(即從稜鏡上方觀察到的圓孔端面呈水平)，從而使相機拍的兩圓孔的圖像與邊框22處於同一水平面內，便於圖像處理。本例在所述待測工件定位座4上開設有邊框透光孔7，該邊框透光孔7使得光源可以透過它投射到待測工件20的邊框22上，以便CXD拍照獲取圖像。所述待測工件定位座4上裝有與上述三個工業相機相對應的背光光源8。為了使待測工件20能夠穩穩地定位在待測工件定位座4上，本例還在所述待測工件定位座4上設置了真空吸附機構。本實施例的使用方法如下將待測工件20放置到待測工件定位座4上，開啟真空吸附機構將待測工件吸附在待測工件定位座4上模。PLC控制器控制三個CXD工業相機拍照，其中CXD工業相機I I對兩個圓孔21拍照，CXD工業相機II 2和CXD工業相機III 3分別對邊框22的一段進行拍照，並保存所需的圖像處理後的數據。然後PLC控制器控制氣缸9帶動待測工件定位座4動作，使邊框22的另一段移動到CXD工業相機II 2和CXD工業相機III 3的視野內，PLC控制器再次控制三個CXD工業相機拍照，其中CXD工業相機I I對兩個圓孔21拍照，CXD工業相機
II2和CXD工業相機III 3分別對視野中該段邊框22進行拍照，並保存所需的圖像處理後的數據，然後對前後兩組圖像處理後的數據進行數據處理後便可得出兩圓孔21距離邊框中心線L的距離。PLC控制器控制氣缸回到原來位置，並解除待測工件的真空吸附。本實施例對個圖像數據進行數據融合的方法包括以下幾個步驟步驟I :待測工件置於待測工件定位座4上，以CXD工業相機I視野中待測工件定位座上的某個特徵點為坐標系原點0，以該坐標系原點為交點的兩條互相垂直的邊線為X軸、y軸(如圖4所示)，找到另外兩個CXD工業相機視野中的四個標記點(標記點A1、B2、A3、B4)在坐標系 Oxy 中的物理坐標(Alx, Aly)、(B2x, B2y)、(B3x, B3y)、(A4x, A4y),這些標記點的物理坐標可在三坐標測量機上準確測量，然後才能夠進行步驟2。[0023]步驟2 :在CXD工業相機II 2和CXD工業相機III 3中測量各個視野中的x方向兩個標記點的像素距離和y方向兩個標記點的像素距離，CXD工業相機I視野中的兩個圓孔21之間的像素距離，用來校準各個CXD工業相機視野中像素坐標與物理坐標之間的比例關係，並將每個C⑶工業相機視野中的像素坐標系轉換成物理坐標系。步驟3 :通過測量待測工件定位座4上標記點Al、B2在CXD工業相機I和CXD工業相機II 2中的像素坐標，轉換成為物理坐標後，得到(dAlx, dAly),(dB2x, dB2y),並將Oxy在C⑶工業相機I中的像素坐標也轉換為物理坐標，得到(dOx，dOy)，然後，來確定各個坐標系原點與系統坐標系原點Oxy之間的關係，03x= Alx-dAlx ；03y= Aly+dAly ；02x= B2x_dB2x ；02y= B2y+dB2y ；Olx= -dOx ；01y= dOy。·步驟4 :(XD工業相機I、(XD工業相機II 2、(XD工業相機III 3第一次同時拍照時，CXD工業相機I抓取兩個圓孔21的中心位置，CXD工業相機II 2和CXD工業相機III 3可以抓取待測工件的兩條邊框一側的線段，進行圖像處理和數據存儲處理；C⑶工業相機I、CXD工業相機II 2、CXD工業相機III 3第二次同時拍照時，CXD工業相機II 2、CXD工業相機III 3抓取待測工件的兩條邊框另外一側的線段，進行圖像處理和數據存儲；經過步驟3的數據處理後，能夠得到兩個邊框上分別兩條線段的平均值在統一坐標系Oxy中的物理坐標。步驟5 :假如其中一條邊框的兩段線段平均值在統一坐標系Oxy中的物理坐標分別為kLl (x,y),kL2 (x, y),另外一條邊框的兩段線段平均值分別為kRl (x,y),kR2 (x,y)，則由邊框決定的中心線L的坐標為Ql ((kLlx，+ kRlx) /2, (kLly, + kRly)/2), Q2((kL2x, + kR2x) /2, (kL2y, + kR2y)/2)。步驟6 :在CXD工業相機I中檢測兩個圓孔21中心位置，並轉換到統一坐標系Oxy中的物理坐標中，得到待檢測圓孔21中心的物理坐標C-L-K (x，y)和C-R-K (x，y)。步驟7 :通過點到直線之間的距離函數，可以得到待檢測圓孔中心C-L-K (x，y)或C-R-K (x，y)至中心線L之間的距離。當然，上述實施例只為說明本實用新型的技術構思及特點，其目的在於讓人們能夠了解本實用新型的內容並據以實施，並不能以此限制本實用新型的保護範圍。凡根據本實用新型主要技術方案的精神實質所做的等效變換或修飾，都應涵蓋在本實用新型的保護範圍之內。
權利要求1.一種基於多CXD的空間尺寸測量裝置，包括機架(10)，其特徵在於所述機架(10)上設置有第一相機支撐架(11)、第二相機支撐架(12)、位於所述第一相機支撐架和第二相機支撐架之間的且其上帯有多個標記點(6)的待測エ件定位座(4)、以及用於帶動所述待測エ件定位座在機架上平移的氣缸(9)，所述第一相機支撐架(11)上安裝有垂直布置的、井能在X、Y、Z三個方向作平移運動的CXDエ業相機I (I)，所述第二相機支撐架(12)上安裝有垂直布置的、並能在X、Y、Z三個方向作平移運動的CXDエ業相機II (2)和CXDエ業相機III(3)，所述C⑶エ業相機I (I)、C⑶エ業相機II (2)、C⑶エ業相機III(3)以及氣缸(9)均與一 PLC程控器電連接，所述待測エ件定位座(4)上還設有將待測エ件(20)上的兩個水平圓孔(21)折射到豎直方向的稜鏡(5 )。
2.根據權利要求I所述的基於多CCD的空間尺寸測量裝置，其特徵在於所述待測エ件定位座(4 )上開設有邊框透光孔(7 )。
3.根據權利要求2所述的基於多CCD的空間尺寸測量裝置，其特徵在於所述待測エ件定位座(4 )上裝有背光光源(8 )。
4.根據權利要求3所述的基於多CCD的空間尺寸測量裝置，其特徵在於所述待測エ件定位座(4)上設有用於將待測エ件(20)緊緊吸附在該待測エ件定位座上的真空吸附機構。
專利摘要本實用新型公開了一種基於多CCD的空間尺寸測量裝置，包括機架，機架上設置有第一相機支撐架、第二相機支撐架、位於第一相機支撐架和第二相機支撐架之間的且其上帶有多個標記點的待測工件定位座、以及帶動待測工件定位座在機架上平移的氣缸，第一相機支撐架上安裝有垂直布置的、並能在X、Y、Z三個方向作平移運動的CCD工業相機Ⅰ，第二相機支撐架上安裝有垂直布置的、並能在X、Y、Z三個方向作平移運動的CCD工業相機Ⅱ和CCD工業相機Ⅲ，所述CCD工業相機Ⅰ、CCD工業相機Ⅱ、CCD工業相機Ⅲ以及氣缸均與一PLC程控器電連接，待測工件定位座上還設有稜鏡。該裝置成本較低、測量速度快，具有與三坐標測量機同樣的測量精度。
文檔編號G01B11/245GK202757587SQ201220433158
公開日2013年2月27日 申請日期2012年8月29日 優先權日2012年8月29日
發明者崔惠峰 申請人:蘇州逸美德自動化科技有限公司