超声检测中摄像头与超声探头相对位置的标定装置与方法
【技术领域】
[0001]本发明属于超声无损检测领域，具体涉及一种超声检测中摄像头与超声探头相对位置的标定装置与方法。
【背景技术】
[0002]超声波检测是无损检测中的一种常用方式，也是焊缝质量的常用的检测手段。超声波检测中大部分是通过检测超声波通过待测工件后的透射强度或反射强度的大小来表征工件内部的分布特征，判别工件的焊接质量。
[0003]在电接触触点的焊接质量检测过程中，需要设置合适的扫描范围，为了保证扫描范围的准确，需要对超声探头进行初步定位，使得超声探头对准工件表面。在进行超声探头定位时，要根据摄像头和超声探头的相对位置，在摄像头对准工件之后，调节超声探头的位置，使超声探头对准工件，实现超声探头的定位。
[0004]目前国内外推出的超声检测产品中，都没有提出超声探头的初定位装置，更没有针对超声探头和摄像头相对位置的标定提出解决方案。
[0005]公开号为CN103267807A(申请号CN201310160721.4)的中国发明专利申请，公开了一种超声波检测设备中的探头标定方法和装置，公开号为CN103110429A(申请号:201210191466.5)的中国发明专利申请，公开了一种超声波探头的光学标定方法，但是以上两个发明主要是采用不同的方法，对超声探头的性能进行了标定，不涉及超声探头的定位，更没有涉及摄像头和探头相对位置的标定。
【发明内容】
[0006]针对上述现有技术中的缺陷，本发明的目的在于提供一种超声检测中摄像头与超声探头相对位置的标定装置与方法，该标定装置与方法可以简便、准确地实现摄像头和超声探头相对位置。
[0007]为实现上述的目的，本发明采用的技术方案是:
[0008]本发明提供一种超声检测中摄像头和超声探头相对位置的标定装置，包括超声检测设备的测量水槽、超声探头、信号发生器、摄像头以及标定试样，其中:
[0009]所述标定试样固定于所述超声检测设备的测量水槽内；
[0010]所述超声探头连接所述信号发生器；
[0011]所述信号发生器，向超声探头发射脉冲信号，脉冲信号经过超声探头的转换作用转换成超声波信号，经过耦合介质，到达标定试样表面；
[0012]所述摄像头，用于确定标定试样中心的位置；通过摄像头可以看到标定试样的整体范围；
[0013]所述标定试样，其作用是进行摄像头和超声探头相对位置标定的基础。
[0014]优选地，所述摄像头由多个等距圆环和一个十字标志组成，十字标志的交叉点是同心圆环的圆心。
[0015]优选地，所述标定试样上刻有标准的十字形槽标志，且十字标志的中心位于标定试样的中心。
[0016]优选地，所述摄像头十字标志结合标定试样的十字标志进行位置标定。
[0017]优选地，所述标定试样的尺寸范围小于摄像头的视野范围，且标定试样全部位于扫描范围内。
[0018]更优选地，所述标定试样为长方体，但不仅限于长方体。
[0019]本发明还提供一种摄像头和超声探头相对位置的标定方法，所述方法包括如下步骤:
[0020]步骤1:将标定试样放在水槽中，固定标定试样的位置，并将标定试样的位置设定为(0，0，0)；
[0021]步骤2:将摄像头和超声探头组成的整体结构进行组装；
[0022]步骤3:通过机械结构控制摄像头和超声探头整体结构移动，同时要求摄像头可以看到标定试样的整体范围，观察，直到激光笔十字标志和标定试样的十字交叉重叠，记录下摄像头运动的相对位移(Λ XI，Λ Y1，Λ Zl);
[0023]步骤4:使用超声探头扫描所述标定试样，要求扫描的范围大于标定试样的大小，且标定试样全部位于扫描范围内，得到扫描图像；
[0024]步骤5:对得到的扫描图像进行图像处理，得到扫描图像的中心位置和标定试样十字标志中心位置的相对位置(Λ X2，Λ Υ2，Δ 12)；
[0025]步骤6:得到摄像头和超声探头的相对位置为(Λ Xl+Λ X2，Λ Yl+Λ Y2，Δ Zl+ Δ Ζ2)，至此完成摄像头和超声探头之间的位置标定。
[0026]由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是:本发明实现了摄像头位置和超声探头相对位置的标定，保证了探头初定位时的准确性。
【附图说明】
[0027]图1为本实施例的摄像头与探头相对位置的标定装置结构示意图；
[0028]图2为本实施例的标定试样示意图；
[0029]图3为本实施例的摄像头定位标志示意图；
[0030]图4为本实施例的摄像头定位工件时的示意图；
[0031]图5为本实施例的超声探头定位工件时的示意图；
[0032]图中为标定试样，2为水槽，3为超声探头，4为摄像头固定装置，5为摄像头，6为摄像头和超声探头移动装置，7为摄像头十字标志，8为测试结果图的中心。
【具体实施方式】
[0033]以下对本发明的技术方案作进一步的说明，以下的说明仅为理解本发明技术方案之用，不用于限定本发明的范围，本发明的保护范围以权利要求书为准。
[0034]如图1所示，为本实施例的标定装置结构示意图。所述标定装置包括标定试样1、水槽2、超声探头3、摄像头固定部件4、信号发生器、摄像头5、摄像头和超声探头移动部件6，其中:
[0035]所述标定试样I固定在所述水槽2中，其作用是进行摄像头和超声探头相对位置标定的基础；
[0036]所述超声探头3固定在摄像头和超声探头移动部件6上，超声探头3连接所述超声信号发生器;
[0037]所述信号发生器，向超声探头3发射一定频率的脉冲信号，脉冲信号经过超声探头3的转换作用转换成超声波信号，经过耦合介质，到达标定试样I表面；
[0038]所述摄像头5通过摄像头固定部件4固定在摄像头和超声探头移动部件6上，所述摄像头作用是确定标定试样中心的位置。
[0039]如图2所示，为本实施例标定试样I的示意图。图中，所述标定试样I为长方体，但不仅限于长方体；所述标定试样I的表面刻有十字形槽标志，且该十字标志的中心位于标定试样I的中心。
[0040]如图3所示，为本实施例摄像头5的定位标志示意图。图中，所述摄像头5由多个等距圆环和一个十字标志组成，摄像头十字标志7的交叉点正是同心圆环的圆心。通过所述摄像头5可以看到标定试样I的整体范围。
[0041]如图4所示，为本实施例利用摄像头定位工件时的示意图。在利用所述摄像头5进行定位时，控制摄像头5移动，通过人眼观察，直到标定试样I的十字标志和摄像头十字标志7重叠，并记录移动摄像头5和超声探头3的距离，为(Λ XI，Λ Y1，Λ Zl)。
[0042]如图5所不，为本实施例利用超声探头定位工件的不意图。利用超声探头3扫描标定试样I要求扫描的范围大于标定试样I的尺寸大小，且标定试样I全部位于扫描范围内。利用超声探头3进行扫描，得到扫描图像；经过图像处理，计算得到扫描图像的中心位置和标定试样I十字交叉中心位置的相对位置(Λ Χ2，Λ Υ2，Δ Ζ2)。
[0043]那么，可以计算，摄像头5和超声探头3的相对位置为(ΛΧ1+ΛΧ2，ΛΥ1+ΛΥ2，Δ Zl+ Δ Ζ2)，从而完成超声检测中摄像头与超声探头相对位置的标定。
[0044]本发明实现了摄像头位置和超声探头相对位置的标定，保证了探头初定位时的准确性。
[0045]以上所述仅为本发明的部分实施例而已，并非对本发明的技术范围做任何限制，凡在本发明的精神和原则之内做的任何修改，等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种超声检测中摄像头和超声探头相对位置的标定装置，其特征在于，包括超声检测设备的测量水槽、超声探头、信号发生器、摄像头以及标定试样，其中: 所述标定试样固定于所述超声检测设备的测量水槽内； 所述超声探头连接所述信号发生器； 所述信号发生器，向超声探头发射脉冲信号，脉冲信号经过超声探头的转换作用转换成超声波信号，经过耦合介质，到达标定试样表面； 所述摄像头，用于确定标定试样中心的位置；通过摄像头能看到标定试样的整体范围； 所述标定试样，是进行摄像头和超声探头相对位置标定的基础。
2.如权利要求1所述的一种超声检测中摄像头和超声探头相对位置的标定装置，其特征在于，所述摄像头由多个等距圆环和一个十字标志组成，十字标志的交叉点是同心圆环的圆心。
3.如权利要求2所述的一种超声检测中摄像头和超声探头相对位置的标定装置，其特征在于，所述标定试样上刻有标准的十字形槽标志，且十字标志的中心位于标定试样的中心。
4.如权利要求3所述的一种超声检测中摄像头和超声探头相对位置的标定装置，其特征在于，所述摄像头十字标志结合标定试样的十字标志进行位置标定。
5.如权利要求1-4任一项所述的一种超声检测中摄像头和超声探头相对位置的标定装置，其特征在于，所述标定试样的尺寸范围小于摄像头的视野范围，且标定试样全部位于扫描范围内。
6.如权利要求1-4任一项所述的一种超声检测中摄像头和超声探头相对位置的标定装置，其特征在于，所述标定试样为长方体。
7.—种采用上述任一权利要求所述装置的超声检测中摄像头和超声探头相对位置的标定方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤: 步骤1:将标定试样放在水槽中，固定标定试样的位置，并将标定试样的位置设定为(0,0,0)； 步骤2:将摄像头和超声探头组成的整体结构进行组装； 步骤3:控制摄像头和超声探头整体结构移动，同时摄像头能看到标定试样的整体范围，观察，直到激光笔十字标志和标定试样的十字交叉重叠，记录下摄像头运动的相对位移(ΔΧΙ,ΔΥΙ,ΔΖΙ)； 步骤4:使用超声探头扫描所述标定试样，要求扫描的范围大于标定试样的大小，且标定试样全部位于扫描范围内，得到扫描图像； 步骤5:对得到的扫描图像进行图像处理，得到扫描图像的中心位置和标定试样十字标志中心位置的相对位置(Λ Χ2，Λ Υ2，Δ Ζ2)； 步骤6:得到摄像头和超声探头的相对位置为(ΛΧ1+ΛΧ2，ΛΥ1+ΛΥ2，ΛΖ1+ΛΖ2)，至此完成摄像头和超声探头之间的位置标定。
【专利摘要】本发明公开一种超声检测中摄像头与超声探头相对位置的标定装置与方法，所述装置包括超声检测设备的测量水槽、超声探头、信号发生器、摄像头以及标定试样，所述标定试样固定于所述超声检测设备的测量水槽内；所述超声探头连接所述信号发生器；所述信号发生器，向超声探头发射一定频率的脉冲信号，脉冲信号经过超声探头的转换作用转换成超声波信号，经过耦合介质，到达标定试样表面；所述摄像头，用于确定标定试样中心的位置；通过摄像头能看到标定试样的整体范围；所述标定试样，是进行摄像头和超声探头相对位置标定的基础。
【IPC分类】G01N29-30
【公开号】CN104792885
【申请号】CN201510158731
【发明人】裘揆, 张国方, 陈乐生
【申请人】上海和伍新材料科技有限公司
【公开日】2015年7月22日
【申请日】2015年4月3日