一种机器视觉零件外形、外廓尺寸测量系统及测量检验方法

文档序号:9595553阅读:875来源:国知局
一种机器视觉零件外形、外廓尺寸测量系统及测量检验方法
【技术领域】
[0001]本发明属机器视觉领域,具体是一种机器视觉零件外形、外廓尺寸测量系统及测量检验方法。
【背景技术】
[0002]现代工业生产中涉及到各种各样的检验、生产监视及零件的识别应用,而当前大多数产业都是利用专用卡尺对工件进行测量,该测量方法属于接触式测量,有很多缺点,如卡尺在测量时要与工件接触,会对零件表面有一定的损坏;人为因素影响比较明显,测量时由于抖动、视力等因素会对测量结果造成重大影响,测量结果与实际尺寸可能存在较大偏差,严重有可能出现错误。于是人类开始探索非接触测量,目前广泛应用的非接触式尺寸测量方法主要有激光测量方法、气动式非接触式测量方法、电涡流式测量方法和影像式测量方法。激光测量方法是采用激光投射到工件上产生的阴影部分对应的宽度X直接反应被测工件的尺寸值,其中一激光检测装置安装在工件后方,该装置制作难度较大,成本较高,而且光学系统需要保持干净,否则将影响测量,该测量限制条件,其中间不能有障碍物,要有接收器等。气动式非接触测量是将尺寸信号转化为测量管路内气体流量的变化,通过有刻度的玻璃管内的浮标来标值,但其主要测量孔径或半封闭结构的尺寸,不适宜测量外部尺寸,而且测头需要靠近工件,必须有一定的动作才能实现尺寸测量。电涡流式测量方法主要是应用电涡流技术,电涡流传感器无需接触被测件就可以测量目标物体的位置,但进行测量时装置必须近距离测量,不能进行较远距离测量,测量精度不高,且只适合于测量金属零件。影像式测量方法采用光学显微镜对待测物体进行高倍率光学放大成像,然后经过CCD摄像系统将放大后的物体影像送入计算机后,检测工件的轮廓和表面形状尺寸,但影像测量仪是基于CCD技术,成本高,且不能进行在线测量。综上所述,这些非接触式尺寸测量装置都存在各自的不足。
[0003]随着科学技术迅速发展,机器视觉技术主要在工业和医学等领域,正在向着动化和信息化方向迅速发展,由此使得工业中的重复性加工和测量任务能够轻松和快速的完成。机器视觉作为机器的眼睛替代人类的眼睛在工业检测领域进行生产检测越来越普遍,将成为未来自动化生产检测的一种必然趋势。最早提出机器视觉概念是在20世纪50年代;机器视觉的研究是从20世纪60年代中期美国学者L.R.罗伯兹关于理解多面体组成的积木世界研究开始的,机器视觉最早是在机器人的研究中发展起来的;20世纪70年代CCD图像传感器出现,CCD摄像机替代硅靶摄像机是机器视觉发展的一个重要转折点;20世纪80年代CPU、DSP等图像处理硬件技术的飞速进步,为机器视觉飞速发展提供了基础条件。目前大部分机器视觉技术都是基于CCD技术,但是CCD技术成本较高,而同规格的CMOS价格便宜,且经实验研究表明:基于CMOS的机器视觉系统测量精度能够达到μ m级精度,满足绝大部分零件的尺寸测量精度要求。
[0004]虽然不少学者已经对基于CMOS机器视觉零件尺寸测量系统有了初步设计和应用,已经能够完成部分零件通孔和槽底宽度的测量,但其通用性差,存在适用测量的零件范围较窄等问题。
[0005]在专利名为:“一种基于CMOS机器视觉零件尺寸测量系统及测量检验方法”,申请号为'201110421930.0”的专利中提出了解决上述问题的方案。然而在该专利的测量系统中存在以下几个问题:1)摄像头位置不固定,测量时容易发生偏摆;2)被测工件的位置不能调整,并且背光源也不能灵活调整,得不到最佳的背光角度,较难获得清晰轮廓图像;3)工作台无法自由移动,不能测量较大尺寸变化的零件;4)工作台上的定位块不能方便更换,较难实现不同规格大小的零件尺寸测量。

【发明内容】

[0006]本发明为了克服上述现有技术中的不足,提出了一种机器视觉零件外形、外廓尺寸测量系统及方法,不仅实现了非接触测量,达到了良好的可靠性和测量精度,而且可以通过更换定位块的方法实现孔类、宽度等尺寸的测量,灵活地实现了多类型尺寸的测量。同时,测量平台的设计更适于定位块的变更,避免了所测零件受限的问题。且该发明结构简单,成本低,工作效率高,灵活,对于零件的较小外廓、通孔、槽宽的尺寸都能实现精确测量,另外对于槽宽较大的零件也可以通过沿竖直轨道上下移动工作台进行二次测量实现精确测量。
[0007]本发明采取以下技术方案:一种机器视觉零件外形、外廓尺寸测量系统,包括底板、背光源支架、背光源、工作台、工作台支架、镜筒安装架和摄像头组件,底板上依次固定有背光源支架、工作台支架以及镜筒安装架。
[0008]背光源支架底部设有与底板连接的支架固定板,支架固定板两侧对称设有两条弧形的光源水平角度调节槽,光源水平角度调节槽内设有与底板固定的螺钉,背光源支架顶部通过螺钉连接有可转动的背光源托板,背光源托板上固定有背光源。
[0009]工作台支架的竖直面两侧设有竖直导轨,工作台可沿竖直导轨上下滑动,滑动至需要位置时,工作台可通过紧固件固定在工作台支架上,工作台上可固定相应的定位块,定位块用于固定待测零件;
镜筒安装架顶部通过弯板固定有摄像头组件,摄像头组件包括物镜、镜筒、目镜和CMOS相机,CMOS相机带有USB接口,USB 口直插型CMOS相机通过相机安装环固定在目镜上,镜筒中心线、定位块和背光源处于同一条直线上。
[0010]所述一侧的竖直导轨内镶嵌有镶条,镶条通过螺钉与工作台顶紧。当竖直导轨与工作台之间出现磨损,可通过锁紧螺钉的方法弥补磨损部分,磨损严重时,可更换镶条。
[0011]所述工作台上设有螺纹孔,定位块通过螺纹孔及螺栓与工作台固定连接,通过更换不同结构或形状的定位块,以满足不同零件测量方式的需要。
[0012]所述竖直导轨通过螺钉与工作台支架固定连接,是为当轨道与滑块之间出现磨损时,可通过锁紧螺钉的方法弥补磨损部分。
[0013]底板上对称设有手柄,便于设备的移动。
[0014]一种实现的机器视觉零件外形、外廓尺寸测量检验方法,具体步骤如下:
(A1)调节安装所有零部件,摄像头组件安装于镜筒安装架上,通过弯板以及镜筒安装架连接的螺钉的调节控制摄像焦距以获取清晰的图像。
[0015](A2)将待测工件通过合适的定位块固定在工作台上,通过调节工作台支架上的竖直导轨对工作台进行竖直方向上的调节使工件处于测量的合适位置,通过5V直流电对背光源进行供电。
[0016](A3)系统连接好后采集图像,建立灰度直方图,进行直方图均衡化,中值滤波处理,单阈值分割,闭合形态学处理和Canny边缘检测,通过最小二乘法对图像边缘轮廓进行拟合。
[0017](A4)通过采用HALC0N提供的子程序首先对使用的相机进行标定,即可以建立像素值与尺寸值之间的对应关系;然后再次调用HALC0N中的子程序计算出边缘轮廓的像素值,再根据标定的结果,即可完成零件的尺寸测量。
[0018]本发明不但能实现外形轮廓尺寸测量及公差带判定,也能完成微、细通孔孔径的测量,在工作台上安装不同的定位块可以满足各种形状、规格大小的工件测量,定位块的形状可以根据所测工件的形状制作,并可配备相应的定位板将工件固定。
[0019]本发明进一步改进的是,机器视觉零件尺寸测量系统包括底板、镜筒安装架、弯板、工作台及其支架、背光源、背光源托板、背光源支架、竖直调节导轨、成像系统等;所述成像系统包括摄像头组件、镜筒安装架;所述摄像头组件
当前第1页1 2 3 
网友询问留言 已有0条留言
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
1