一种影像测量设备及其快速准确测高装置与方法
【技术领域】
[0001]本发明及产品的图像检测技术领域，尤其涉及一种快速准确测高的影像测量设备、所述影像测量设备的快速准确测高装置与快速准确测高方法。
【背景技术】
[0002]影像仪作为一种快速非接触精密测量工具，在现代工业尤其是精密制造业中发挥了巨大作用。影像仪是一种二维测量设备，主要是测量二维平面的信息，虽然可以通过移动镜头配合算法处理进行高度(z轴)测量，但是速度慢，精度差，无法满足客户的需求。针对此问题已经有解决方法:在现有影像仪上加装位移传感器，主要是激光位移传感器。但是这极大增加影像仪的成本，尤其是目前所用位移传感器主要考进口，成本很难降低。这些都阻碍了影像仪测高功能的发展。
【发明内容】
[0003]为了克服现有的影像测量设备测高的不足，本发明提供一种快速准确测高的影像测量设备、所述影像测量设备的快速准确测高装置与快速准确测高方法。
[0004]本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:一种快速准确测高的影像测量设备，其包括:
[0005]测量平台，其用于承载被测工件；
[0006]照明模块，其用于对所述测量平台上的被测工件照明；
[0007]光学成像模块，其用于对受照明的所述被测工件进行成像，生成图像；
[0008]图像处理模块，其用于根据所述光学成像模块的成像系统，处理所述图像获得所述被测工件的高度；
[0009]Z轴方向驱动模块，其用于驱动所述光学成像模块沿Z轴方向移动，所述Z轴方向为垂直于所述测量平台的方向；
[0010]XY平面驱动模块，其用于驱动所述测量平台沿XY平面移动，所述XY平面为平行于所述测量平台的平面，所述XY平面与所述Z轴方向构成三维立体空间坐标系；
[0011]控制模块，其用于驱动所述Z轴方向驱动模块和所述XY平面驱动模块；
[0012]其中，所述照明模块为激光照明模块:采用激光器发射激光点的方式，用于对所述测量平台上的被测工件提供激光点照明以在所述被测工件上形成光斑；所述控制模块通过所述Z轴方向驱动模块上/下移动所述光学成像模块将所述光斑处在所述成像系统视野的正中心，并标记为所述光学系统的基准位置，还通过控制所述XY平面驱动模块平面移动所述测量平台以移动所述被测工件；所述光学成像模块获得所述被测工件表面具有光斑的图像数据信息；所述控制模块还根据所述图像数据信息记录所述光斑在所述成像系统视野里的位置变化；所述图像处理模块根据所述基准位置、所述位置变化获得所述被测工件的高度。
[0013]作为上述方案的进一步，所述光学成像模块固定在所述Z轴方向驱动模块上并均位于所述测量平台的上方；所述激光照明模块通过连接件固定在所述光学成像模块上，所述光学成像模块位于所述测量平台上的被测工件的正上方，且所述激光照明模块跟所述光学成像模块在一个竖直面内，所述激光照明模块的激光照射方向跟所述光学成像模块的光轴有一个夹角且交点在所述测量平台的上方。
[0014]优选地，所述夹角的角度为0° -90°。再优选地，所述夹角的角度为45° -75。。
[0015]优选地，所述照明模块为激光照射方向可调节式的激光照明模块。
[0016]再优选地，当所述激光照明模块的激光照射方向调节之后，所述控制模块更新所述光学系统的基准位置。
[0017]作为上述方案的进一步，所述影像测量设备还包括与所述控制模块电性连接的测量模块，所述测量模块用于提供人机交互的界面。
[0018]本发明还提供一种快速准确测高装置，其安装在上述任意所述的快速准确测高的影像测量设备中，所述快速准确测高装置包括:χγ平面移动控制单元，其用于控制所述Z轴方向驱动模块上/下移动所述光学成像模块将所述光斑处在所述成像系统视野的正中心；基准位置获取单元，其用于将所述光斑处在所述成像系统视野的正中心时标记为所述光学系统的基准位置；ζ轴方向移动控制单元，其用于控制所述XY平面驱动模块平面移动所述测量平台以移动所述被测工件；图像数据信息获取单元，其用于控制所述光学成像模块获得所述被测工件表面具有光斑的图像数据信息；位置变化获取单元，其用于根据所述图像数据信息记录所述光斑在所述成像系统视野里的位置变化；测量单元，其用于根据所述基准位置、所述位置变化获得所述被测工件的高度。
[0019]作为上述方案的进一步，所述快速准确测高装置还包括:光斑控制单元，其用于控制所述照明模块在所述被测工件上形成光斑。
[0020]本发明还提供一种快速准确测高方法，其应用于上述任意所述的快速准确测高的影像测量设备中，所述快速准确测高方法包括以下步骤:控制所述照明模块在所述被测工件上形成光斑；控制所述Z轴方向驱动模块上/下移动所述光学成像模块将所述光斑处在所述成像系统视野的正中心；将所述光斑处在所述成像系统视野的正中心时标记为所述光学系统的基准位置；控制所述XY平面驱动模块平面移动所述测量平台以移动所述被测工件；控制所述光学成像模块获得所述被测工件表面具有光斑的图像数据信息；根据所述图像数据信息记录所述光斑在所述成像系统视野里的位置变化；根据所述基准位置、所述位置变化获得所述被测工件的高度。
[0021]本发明应用激光三角法测距原理，在现有影像仪的基础上加装点激光，结合影像仪上已有的成像系统实现快速准确测高的目的。只需增加一个毫瓦级的半导体激光器就可以代替一套激光位移传感器，极大的降低了成本，实现了快速精确测高的功能。
【附图说明】
[0022]图1是本发明的快速准确测高的影像测量设备的立体结构示意图。
[0023]图2是图1中快速准确测高的影像测量设备的系统框架示意图。
【具体实施方式】
[0024]为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0025]请参考图1和图2，本发明实施例提供一种快速准确测高的影像测量设备，其包括测量模块10、处理器20、照明模块、光学成像模块40、XY平面驱动模块50、Z轴方向驱动模块60和测量平台70。
[0026]测量平台70用于承载被测工件，光学成像模块40通过Z轴方向驱动模块60间接安装在测量平台70上，当测量平台70放置被测工件时，能使光学成像模块40采集到被测工件的图像数据信息。XY平面驱动模块50固定在底座80上，测量平台70安装在XY平面驱动模块50上。测量平台70可通过XY平面驱动模块50驱动测量平台70沿XY平面移动，所述XY平面为平行于测量平台70的平面也为平行于光学成像模块40的光轴的平面。
[0027]XY平面驱动模块50包括X轴方向驱动单元51和Y轴方向驱动单元52。X轴方向驱动单元51用于驱动测量平台70做X轴方向的移动，Y轴方向驱动单元52用于驱动测量平台70做Y轴方向的移动，X轴方向垂直于Y轴方向，且X轴方向与Y轴方向均于测量平台70平行。
[0028]照明模块30用于对测量平台70上的被测工件照明，照明模块30为激光照明模块:采用激光器发射激光点的方式，用于对测量平台70上的被测工件提供激光点照明以在所述被测工件上形成光斑。
[0029]光学成像模块40用于对受照明的所述被测工件进行成像，生成图像数据信息。光学成像模块40固定在Z轴方向驱动模块60上，Z轴方向驱动模块60固定在底座80上。光学成像模块40可通过Z轴方向驱动模块60驱动光学成像模块40沿Z轴方向移动，所述Z轴方向为垂直于测量平台70的方向也为垂直于光学成像模块40的光轴的方向，所述XY平面与所述Z轴方向构成三维立体空间坐标系。
[0030]处理器20包括控制模块21和图像处理模块22。控制模块21用于驱动Z轴方向驱动模块60和XY平面驱动模块50。光学成像模块40在对测量平台70上的被测工件进行成像后将被测工件所成的图像数据信息传输给控制器20。
[0031]控制模块21通过Z轴方向驱动模块60上/下移动光学成像模块40将所述光斑处在所述成像系统视野的正中心，并标记为所述光学系统的基准位置，还通过控制XY平面驱动模块50平面移动测量平台70以移动所述被测工件。在光学成像模块40获得所述被测工件表面具有光斑的图像数据信息时，控制模块21还根据所述图像数据信息记录所述光斑在所述成像系统视野里的位置变化。图像处理模块22根据所述基准位置、所述位置变化获得所述被测工件的高度。
[0032]所述光学成像模块40与所述Z轴方向驱动模块60相连接，所述XY平面驱动模块50与所述控制模块21相连接，所述Z轴方向驱动模块60与所述控制模块21相连接，且所述控制模块21与所述测量模块10相连接，所述激光照明模块固定在所述光学成像模块40的侧方。优选地，所述光学成像模块40与所述激光照明模块均固定在所述Z轴方向驱动模块60上并均位于所述测量平台70的上方；所述光学成像模块40位于所述测量平台70上的被测工件的正上方，且所述激光照明模块跟所述光学成像模块40在一个竖直面内，所述激光照明模块的激光照射方向跟所述光学成像模块40的光轴有一个夹角且交点在所述测量平台70的上方。所述夹角的角度可为0° -90°，优选为45° -75。。
[0033]在本实施方式，激光照明模块通过连接件90跟光学成像模块40固定在一起，通过Z轴方向驱动模块60与底座80相连，测量平台70通过XY平面驱动模块50也与底座80相连。激光照明模块的激光照射方向可采用可调节方式，如激光照明模块30通过