一种异形曲线轮廓的高精度视觉在线测量系统的制作方法

本实用新型涉及视觉在线测量技术领域，尤其涉及一种异形曲线轮廓的高精度视觉在线测量系统。

背景技术：

目前，异形曲线轮廓的测量主要采用三坐标测量法。利用三坐标测量机通过示教的方法，手工离线对异形曲线轮廓测量，此方法成本高，测量效率低。三坐标测量机设备本身精度高，但最终测量精度很大程度上取决于人的测量经验。

视觉测量技术把图像作为检测和传递信息的手段或载体加以利用，从图像中提取有用的信号，通过处理被测图像而获得所需的各种参数，基于视觉测量技术的仪器设备能够实现智能化、数字化、小型化和多功能化，具备在线检测、动态检测、实时分析、实时控制的能力，具有高效、高精度、无损伤的检测特点，可以满足现代精密测量技术的发展需要，目前已广泛应用于工业、军事、医学等领域，并得到了极大的关注。

从机器视觉测量技术的研究现状和应用状况来看，该技术虽然得到了一定的研究和应用，但大多数视觉测量系统的测量精度只达到了0.01mm数量级，只有少数案例在小视场的测量条件下可以达到微米级，在较大视野内实现微米级的高精度测量至今仍是一个难题。

通常从硬件、软件、测量条件三个方面，可提高系统的测量精度。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于，提供一种在硬件及测量条件改进的异形曲线轮廓的高精度视觉在线测量系统。

本实用新型提供了一种异形曲线轮廓的高精度视觉在线测量系统，包括：电脑、连接板、螺杆、滑块、导轨、立柱、定位板、光源夹具，光源采用平行光源，镜头采用远心镜头，摄像机采用CCD摄像机，台面为大理石台面。

其中，所述平行光源将激光点光源置于第一短焦距凸透镜的左焦点F₁位置，第一短焦距凸透镜的右侧设置第二短焦距凸透镜，第二短焦距凸透镜的右侧设置长焦距凸透镜，第二短焦距凸透镜的右焦点F₂与长焦距凸透镜的左焦点F₃重合。

其中，所述激光点光源安装在底部端盖的中心位置，光源壳体内腔为阶梯状，依次安装第一短焦距凸透镜、第二短焦距凸透镜及长焦距凸透镜；底部端盖、光源壳体及顶部端盖组成光源主体。

其中，所述第二短焦距凸透镜与长焦距凸透镜之间设置滤光片。

其中滤光片放置在第二短焦距凸透镜和长焦距凸透镜的焦点重合的位置。

有益效果：本实用新型在硬件配置上采用高分辨率的全帧型面阵CCD摄像机有效提高了测量系统的分辨率；采用远心镜头消除了物体厚度对廓形测量精度的影响；采用单波平行光源提高了物体图像的清晰度、对比度；Z向螺旋机构方便地实现摄像机的调焦；具有精密基准面的定位块实现了对系统的快捷标定。在测量条件方面进行如下改进：大理石台面和立柱消除了振动对测量的影响。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的异形曲线轮廓的高精度视觉在线测量系统结构图。

图2为本实用新型实施例提供的用于高精密机器视觉测量系统的平行光源原理图。

图3为本实用新型实施例提供的用于高精密机器视觉测量系统的平行光源结构图。

附图标识：1-电脑；2-远心镜头；3-CCD摄像机；4-连接板；5-螺杆；6-滑块；7-导轨；8-立柱；9-定位板；10-大理石台面；11-平行光源；12-光源夹具；11-1-激光点光源；11-2-底部端盖；11-3-光源壳体；11-4-顶部端盖；11-5-第一透镜垫片；11-6-长焦距凸透镜；11-7-第二透镜垫片；11-8-第一卡簧；11-9-滤光片；11-10-第二卡簧；11-11-第二短焦距凸透镜；11-12-第三透镜垫片；11-13-第三卡簧；11-14-第一短焦距凸透镜；11-15-第四透镜垫片。

具体实施方式

为使本实用新型解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部内容。

请参照图1，本实施例提供的一种异形曲线轮廓的高精度视觉在线测量系统，包括：电脑1、连接板4、螺杆5、滑块6、导轨7、立柱8、定位板9、光源夹具12，其特征在于，光源采用平行光源11，镜头采用远心镜头2，摄像机采用CCD摄像机3，台面为大理石台面10。

请参照图2，所述平行光源11,将激光点光源11-1置于第一短焦距凸透镜11-14的左焦点F₁位置，第一短焦距凸透镜11-14的右侧设置第二短焦距凸透镜11-11，第二短焦距凸透镜11-11的右侧设置长焦距凸透镜11-6，第二短焦距凸透镜11-11的右焦点F₂与长焦距凸透镜11-6的左焦点F₃重合。

请参照图3，所述激光点光源11-1安装在底部端盖11-2的中心位置，光源壳体11-3内腔为阶梯状，依次安装第一短焦距凸透镜11-14、第二短焦距凸透镜11-11及长焦距凸透镜11-6；底部端盖11-2、光源壳体11-3及顶部端盖11-4组成光源主体。

所述第二短焦距凸透镜11-11与长焦距凸透镜11-6之间设置滤光片11-9。滤光片11-9放置在第二短焦距凸透镜11-11和长焦距凸透镜11-6的焦点重合的位置。仅透过选定波长的激光，屏蔽其它波长的杂色光。

应用本系统测量高精密模板，并与三坐标测量结果对比，在90个比对结果中，有78个点的差值在±5μm之内，12个点的差值超过了±5μm，其中有3个超过了±10μm，最大差值为-12.4μm。差值较大的点分布在廓形的不同线段上，不存在连续性。如果剔除个别差值较大的点，两种方法的测量结果的拟合度较好。从而可以证明视觉测量系统的测量精度与三坐标测量机的测量精度相当，可以达到±5μm的测量精度要求。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。