专利名称：基于平行光照明的多目视觉检测装置及方法
技术领域：
本发明涉及一种基于平行光照明的多目视觉检测装置及方法，广泛用于机械制造，在 线生产，航空航天，汽车车身测量等诸多领域的机器视觉检测装置及方法。
背景技术：
智能机器视觉技术是近几年发展起来的一个新型自动化分支学科，是一项新兴的检测 技术。它以机器视觉为基础，融光电子学、计算机技术、激光技术、图像处理技术等现代 科学技术为一体，组成光、机、电、算综合的检测系统，具有非接触、全视场检测、高精
度和自动化程度高的特点，可以克服人类自身能力的局限性，在现代化工业生产中辅助或 代替人类完成在线、自动、连续的测量和检测任务，极大地提高了控制系统的准确性、实 时性和可靠性，使产品质量得到有效保证。
在现代化生产中，视觉检测往往是不可缺少的环节，机器视觉技术的发展一定程度上 可以取代人工视觉上的一些工作，特别是高速、连续、批量生产中的质量检测、对象辨识、 缺陷提取、轮廓获取、尺寸测量等人工难以完成的任务
目前比较常见的视觉检测方法多为单目视觉技术的基础上发展而来，但由于环境因素 的复杂多变，单幅图像中往往会混杂噪声或者杂光等干扰源的影响，如此得到的图像很难 从中准确提取出被测物的光学信息。综合考虑以上因素，本发明提出一种能一定程度上抑 制环境干扰，消除干扰源的共模噪声，提高检测系统稳定性和鲁棒性的多目视觉检测装置， 并且从多目视觉系统中搜集的视觉信息是丰富且多角度的，如此通过基于多幅图像的算法 的研究与应用，能够准确的计算被测物表面或者三维形貌特征，通过对相机系统的标定， 更可以获得静态实物的相关几何量。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于平行光照明的多目视觉检测装置及方法，本发明装置 具有性能可靠，检测过程自动化程度高，抗共模干扰能力较强，精度高等特点，为在线生 产检测，实物三维形貌测量以及航空航天领域提供稳定可靠的检测与测量方法。
本发明提供的一种基于平行光照明的多目视觉检测装置包括
多自由度调整定位机构，用于定位三部相机，又可以任意调节平面内相机的三个方向 自由度。
平行扩束光学机构，用于将大功率LED点光源的发散光束准直并扩束输出。 所述的多自由度调整定位机构包括底座、螺纹圆柱、支撑螺母和导轨横梁所组成的 龙门框架，第一螺纹圆柱固定于底座上，并与第一支撑螺母配合。第一支撑螺母承载导轨 横梁。导轨横梁布置了可以滑动并定位紧固的第一支撑滑块、第二支撑滑块和第三支撑滑 块，每个支撑滑块下面都有由第二螺纹圆柱和第二支撑螺母组成的结构。按图l从左至右
4的顺序说明，左侧第一滑块下面的第二支撑螺母支撑了一个槽型定位调整外壳，定位调整 外壳中用螺钉固定了平行扩束白光光源，位于垂直平行扩束白光光源的方向将第二槽型调 整定位外壳装配于第一槽型调整定位外壳的底部，通过定位调整平板和定位螺钉将第一工 位相机安放到第一光源的垂直方向，分度旋钮用来调节平行扩束白光光源在机构平面内角 度。中间第二滑块下面的第二支撑螺母支撑槽型定位外壳，将第二工位相机也固定于槽型 定位外壳上，并保证第二工位相机在机构平面内竖直朝下。右侧第三滑块下的第二支撑螺 母也支撑第三槽型调整定位外壳，在支撑第三槽型调整定位外壳中安放第三工位相机，第 三工位相机也可以通过分度旋钮调节其在平面内的角度。位于第二工位相机12正下方的 大理石底座上安放一个升降调整台，被测工件放置于升降调整台上。
所述的平行扩束光学机构由LED芯片、透镜组和机械结构组成，如图2。此机构保证 机械轴心与光学轴心重合，芯片和透镜组中心位于光轴上，且芯片和透镜组垂直光轴。将 高亮度LED芯片放置于专用LED聚光透镜后侧，聚光透镜将LED光源的发散角变小，聚光 透镜在第一透镜套筒中由定位螺钉固定锁紧。透镜U被夹持于第二透镜套筒内，第二套筒 可以在第一透镜套筒中沿轴向移动，最后由定位螺钉锁紧固定。第三透镜套筒用来夹持孔 径光阑，并且可以在第二透镜套筒中沿光轴向移动，最后由定位螺钉定位锁紧。第三透镜 套筒的末端夹持住透镜L2，并通过螺钉固定于半透半反镜的方形固定架的侧面。半透半反 镜片沿固定架侧面对角线方向被固定。
本发明提供的一种基于平行光照明的多目视觉检测方法包括的步骤
整体机构定位调整
根据系统设计原理，为保证装置能正常工作，需要调节系统内三部相机的位置和角度。 在龙门架构内，如图l,通过两个螺柱上的支撑螺母的调节，将导轨横梁调节到适当 高度，也可以配合升降台一起运动。滑动位于横梁上的3个滑块，调整它们在x方向的位 置，尽量保持滑块间隔相同。每个滑块下的螺母都可以调节，能够使其下面承载部分沿y 向移动。第一工位相机可以在槽型调整定位外壳中沿光源的垂直方向上下调节位置，而第 二工位相机可以在槽型调整定位外壳中沿竖直方向上下调节位置。第一工位相机和第三工 位相机可以通过分度旋钮调节角度。为了能够得到理想图像效果，应调节光源的光轴方向 与第三工位相机的光轴方向关于被测工件的中心法线成对称角度。 平行扩束光源机构内透镜组位置调整
根据光束平行扩束原理，为得到准直度好的平行光，需要调整透镜组及LED芯片的相 对位置。图2中，芯片LED通过前置聚光透镜后，光束发散角更小，沿此光束的反方向得 到一个虚交点，此点即为代表LED芯片的点光源。通过定位螺钉调节透镜套筒使透镜Li 到虚交点的距离为透镜Li两倍焦距处。通过定位螺钉调节透镜套筒使孔径光圈至透镜Li 的距离为透镜Li两倍焦距处。透镜L2的位置应距孔径光阑为自身的一倍焦距处。
平行扩束光源光强调节
高亮度LED驱动电路选择HV9910作为主芯片，此芯片基于buck-boost恒流控制原理，结合P丽脉宽调制精确控制方法，可实现对LED电流在0 1A范围内的连续调节，保证光 源光强的连续稳定的变化。在系统运行中，调节LED驱动电路的输入脉冲占空比，间接调 节LED的发光强度，使三工位相机在相应光强档位下实时采集图像，得到的图像组可以为 后续模板提取、图像差分算法提供数据。 计算三个位置相机图像的匹配参数
由于受到机械定位架的定位及调整精度的限制，在对多幅图像差分处理前，需要首先 获得各幅图像的匹配参数，包括偏心位移参数、平面转角参数及成像縮放比例参数。本发 明提出基于二维Radon算法的匹配参数判定方法，并结合相机标定技术获得相机外部参数， 以便多幅图像匹配差分处理。
通过图像差分规则获得不同差分图像
通过步骤4能够获得三幅图像的匹配参数，由此参数就可以将被测物图像调整到其形 心与图像尺寸中心重合，并旋转被测椭圆形图像长短轴分别与x、 y轴重合。将图像匹配 好之后，再根据不同的图像差分规则来完成对匹配后图像的差分处理。
为得到不同匹配差分效果，将不同亮度下第一工位和第二工位相机得到图像按照一定
的准则组合运算，组合运算准则设计如下
1. Pixels(Rulel)=Pixels(Adding)- Pixels(750mA of Camera 2);
2. Pixels(Rule2)=Pixels(Differential)- Pixels(750mA of Camera 2)*0.15;
3. Pixels(Rule3)=Pixels(Adding)- Pixels(l 12mA of Camera 2)*0.58;
4. Pixels(Rule4)=Pixels(Differential)*2.4- Pixels(l 12mA of Camera 2)*0.3;
5. Pixels(Rule5)=Pixels(750mA of Camera 2)- Pixels(Differential);
6. Pixels(Rule6)=Pixels(750mA of Camera 2)- Pixels(Adding)*0.5;
7. Pixels(Rule7)=Pixels(l 12mA of Camera 2)- Pixels(Differential)*4.5;
8. Pixels(Rule8)=Pixels(l 12mA of Camera 2)- Pixels(Adding)* 1.35。
本发明与现有技术相比具有以下优点
采用大功率LED作为照明光源将平行光照射被测物体，同时利用位于不同位置的三个 摄像机来获取图像，通过多幅图像的匹配差分运算法则获得物体轮廓尺寸信息，达到二维 化平面几何量测量的目的。该测量技术与单目视觉相比较，通过差分算法得到的处理结果 图像轮廓及缺陷信息更加完整，共模干扰抑制能力也更明显，更易于分析出几何量尺寸， 比起传统的单目视觉图像处理方法自适应性更强，精度也更高。
图1为本发明的系统整体机械结构图。
图2为本发明的平行准直扩束光学系统结构图。
图3为本发明的系统工作原理图。
图4为本发明的系统控制结构图。
图5为本发明的系统工作流程图。
图6为本发明的匹配差分效果图。l-底座，2-螺纹圆柱，3-第一支撑螺母，4-导轨横梁，5-支撑滑块(第一，第二和第 三)，6-第二支撑螺母，7-螺纹圆柱，8-大理石底座，9-升降调整台，10-被测工件，11-第一工位相机，12-第二工位相机，13-第三工位相机，14-平行扩束白光光源，15-第一槽 型调整定位外壳，16-分度旋钮，17-第二槽型调整定位外壳，18-定位调整平板，19-定位 螺钉，20-第三槽型调整定位外壳。
21-高亮LED， 22-LED前置聚光透镜，23-定位螺钉，24-第一透镜套筒，25-透镜L， 26-定位螺钉，27-第二透镜套筒，28-定位螺钉，29-孔径光阑，30-第三透镜套筒，31-透 镜"，32-半透射半反射平面镜，33-半透半反镜方形固定架，34-反射物。
具体实施例方式
下面结合附图和具体实例进一步详述本发明技术方案
本发明提供的一种基于平行光照明的多目视觉检测装置包括
多自由度调整定位机构，用于定位三部相机，又可以任意调节平面内相机的三个方向 自由度。
平行扩束光学机构，用于将大功率LED点光源的发散光束准直并扩束输出。
所述的多自由度调整定位机构包括由底座l、螺纹圆柱2、支撑螺母3和导轨横梁4 所组成的龙门框架，如图l。螺纹圆柱2固定于底座1上，并与支撑螺母3配合。支撑螺 母3承载导轨横梁4。导轨横梁4布置了可以滑动并定位紧固的3个支撑滑块5，每个支 撑滑块5下面都有由螺纹圆柱7和支撑螺母6组成的结构。按图1从左至右的顺序说明， 左侧滑块5下面的螺母6支撑了一个槽型定位调整外壳15，外壳15中用螺钉固定了平行 扩束白光光源14，位于垂直光源14的方向将槽型调整定位外壳17装配于外壳15的底部， 通过定位调整平板18和定位螺钉19将第一工位相机11安放到光源14的垂直方向，分度 旋钮16用来调节光源14在机构平面内角度。中间滑块5下面的螺母6支撑槽型定位外壳 20，将第二工位相机12也固定于外壳20上，并保证相机12在机构平面内竖直朝下。右 侧滑块5下的螺母6也支撑槽型调整定位外壳，在外壳中安放第三工位相机13,相机13 也可以通过分度旋钮调节其在平面内的角度。位于第二工位相机12正下方的大理石底座8 上安放一个升降调整台9，被测工件10放置于调整台9上。
所述的平行扩束光学机构由LED芯片、透镜组和机械结构组成，如图2。此机构保证 机械轴心与光学轴心重合，芯片和透镜组中心位于光轴上，且芯片和透镜组垂直光轴。将 高亮度LED芯片21放置于专用LED聚光透镜22后侧，透镜22将LED光源21的发散角变 小，聚光透镜22在透镜套筒24中由定位螺钉23固定锁紧。透镜"25被夹持于透镜套筒 27内，套筒27可以在套筒24中沿轴向移动，最后由定位螺钉26锁紧固定。透镜套筒30 用来夹持孔径光阑29，并且可以在套筒27中沿光轴向移动，最后由定位螺钉28定位锁紧。 套筒30的末端夹持住透镜L231，并通过螺钉固定于半透半反镜的方形固定架33的侧面。 半透半反镜片32沿固定架33侧面对角线方向被固定。
本发明提供的一种基于平行光照明的多目视觉检测方法包括的步骤
71) 整体机构定位调整
根据系统设计原理，为保证装置能正常工作，需要调节系统内三部相机的位置和角度。 在龙门架构内，如图l，通过两个螺柱2上的支撑螺母3的调节，将导轨横梁4调节到适 当高度，也可以配合升降台9一起运动。滑动位于横梁4上的3个滑块5，调整它们在x 方向的位置，尽量保持滑块间隔相同。每个滑块下的螺母6都可以调节，能够使其下面承 载部分沿y向移动。第一工位相机11可以在槽型调整定位外壳17中沿光源的垂直方向上 下调节位置，而第二工位相机12可以在槽型调整定位外壳20中沿竖直方向上下调节位置。 第一工位相机11和第三工位相机13可以通过分度旋钮16调节角度。为了能够得到理想 图像效果，应调节光源14的光轴方向与第三工位相机13的光轴方向关于被测工件10的 中心法线成对称角度。
2) 平行扩束光源机构内透镜组位置调整
根据光束平行扩束原理，为得到准直度好的平行光，需要调整透镜组及LED芯片的相 对位置。图2中，芯片LED21通过前置聚光透镜22后，光束发散角更小，沿此光束的反 方向得到一个虚交点，此点即为代表LED芯片的点光源。通过定位螺钉26调节透镜套筒 27使透镜Li到虚交点的距离为透镜Li两倍焦距处。通过定位螺钉28调节透镜套筒30使 孔径光圈29至透镜Li的距离为透镜Li两倍焦距处。透镜L2的位置应距孔径光阑29为自 身的一倍焦距处。
3) 平行扩束光源光强调节
高亮度LED驱动电路选择HV9910作为主芯片，此芯片基于buck-boost恒流控制原理， 结合P丽脉宽调制精确控制方法，可实现对LED电流在0 1A范围内的连续调节，保证光 源光强的连续稳定的变化。在系统运行中，调节LED驱动电路的输入脉冲占空比，间接调 节LED的发光强度，使三工位相机在相应光强档位下实时采集图像，得到的图像组可以为 后续模板提取、图像差分算法提供数据。
4) 计算三个位置相机图像的匹配参数
由于受到机械定位架的定位及调整精度的限制，在对多幅图像差分处理前，需要首先 获得各幅图像的匹配参数，包括偏心位移参数、平面转角参数及成像縮放比例参数。本发 明提出基于二维Radon算法的匹配参数判定方法，并结合相机标定技术获得相机外部参数， 以便多幅图像匹配差分处理。
5) 通过图像差分规则获得不同差分图像
通过步骤4能够获得三幅图像的匹配参数，由此参数就可以将被测物图像调整到其形 心与图像尺寸中心重合，并旋转被测椭圆形图像长短轴分别与x、 y轴重合。将图像匹配 好之后，再根据不同的图像差分规则来完成对匹配后图像的差分处理。
多目视觉检测装置由位于同一个平面内、不同采集方向的三个相机和平行扩束光源机 构组成如图3所示。
在机构平面内，平行光源与相机3始终保持光轴垂直，光源光束入射角为光源光轴与水平线夹角；相机1则位于被测物正上方垂直采集被测物图像；相机2光轴与水平线夹角 为出射角。分别调整三个相机位置使被测物的图像进入相机视野并位于视野中心附近，且 保证相机3的入射角与相机2的出射角相等。由于相机3与光源保持垂直关系，则光源的 光束通过45°半透半反镜片将经被测物反射进入光源的光束折返进入相机3。调整相机沿自 身法线方向的距离，从而达到调整成像大小的目的，确保视野中图像尺寸相近，尽管相机 2和3最终得到的图像是被测实物向光轴垂直面上的投影，即被测物表面与竖直面的相交 线段投影后会有sine比例的縮短，但在另一个垂直方向上尺寸是没有变化的。所以可以 通过几何量的粗略估计，调整相机的光程，最终将三幅图像大小调整大概一致。然后利用 光源亮度的稳定调节能力，在一定光强范围内调节光源。选择控制电流范围，应保证相机 2不曝光过度，且相机3不曝光不足，也可协调使用相机2、 3的光圈调节已达到较好的曝 光度。当相机调整并固定位置后，在PWM控制的LED光源的不同光照强度下，通过由图像 采集卡和PC机组成的采集系统来完成对三个位置相机图像的同步采集。
系统控制流程如图4所示。通过PC机上软件输出占空比参数来控制P麵调光器，使 光源的亮度在一定范围连续可调。在每次调光系统稳定后，通过PC机软件将图像拍摄指 令传送至图像采集卡中，由其控制三工位相机的同一时域图像采集。
系统工作流程如图5所示。根据流程图中所示，PC机中通过通信获得三工位相机图像。
假设被测对象是平面圆形，则如图3所示，相机1中得到的图像为直径是0*6的圆形，e
为相机的縮放比例因子；相机2和相机3中得到的是椭圆形图像，且长轴和短轴长度分别 为D* e禾n D* e *sin e ， 9为相机2， 3光滑与平面内水平线夹角。通过该被测图像轮廓特 征的分析并结合Radon算法，就可以计算出图形的形心位置及旋转角度等参数。縮放比例 因子也可以通过轮廓特征的几何量与实物大小的比例能够计算得到，但是考虑e角越小， 被测物各点成像平面是距离越大，所以会使被测物所成的像部分清晰，部分模糊。为获得 相机精确的标定参数，可使用标靶，并根据标靶上精准的图形和尺寸计算出相机对该位置 被测物的縮放比例和景深。
根据在实验过程中，通过调节LED驱动电流可以获得不同照明亮度，在此可调节亮度 的环境中被测物在三个位置和角度的相机中成像是有很大区别的，在相机2处接收到了由 被测物光滑平面镜面反射后得到的光源的大部分光束，其中包含了除去被测物非光滑平面 漫反射后的光束，也就是说相机2通过高灰度值显现了被测物光滑平面部分，而低灰度值 显现了被测物缺陷平面或者自由曲面部分，此处称相机2得到图像为明域图像。相机3位 置和相机2角度对称，所以接收到的图像和相机2是成互补关系，即相机3通过高灰度显 现了被测物缺陷平面或者自由曲面部分，此处称相机3得到的图像为暗域图像。
为得到不同匹配差分效果，将不同亮度下相机2， 3得到图像按照一定的准则组合运 算，组合运算准则设计如下-
1. Pixels(Rulel)=Pixels(Adding)- Pixels(750mA of Camera 2);
2. Pixels(Rule2)=Pixels( Differential)- Pixels(750mA of Camera 2)*0.15;
3. Pixels(Rule3)=Pixels(Adding)- Pixels(112mA of Camera 2)*0.58;
94. Pixels(Rule4)=Pixels(Differential)*2.4- Pixels(l 12mA of Camera 2)*0.3;
5. Pixels(Rule5)=Pixels(750mA of Camera 2)- Pixels(Differential);
6. Pixels(Rule6"Pixels(750mA of Camera 2)- Pixds(Adding)*0.5;
7. Pixels(Rule7)=Pixels(112mA of Camera 2)- Pixels(Differential)*4.5;
8. Pixels(Rule8)=Pixels(l 12mA of Camera 2)-Pixels(Adding)* 1.35;
以准则1为例，该条准则表示将相机2， 3图像灰度值按照适当的匹配系数相加后再 与750mA下相机2的灰度值相减。
应用实施例
以带裂纹缺陷的表面光滑的金属圆环片为例，通过多目视觉检测装置获取三个工位相 机拍摄的图像，经Radon算法获取被测物轮廓信息，再经裁减、平移、缩放和匹配等方法 处理待差分图像。最后根据以上8条差分规则的顺序处理后，得到图6结果。由图中可以 看出不同准则得到的差分效果的完全不同，且轮廓都非常清晰可见，比单目视觉得到的图 像包含信息量更丰富，且可以消除工件纹理的不均匀带来的缺陷误判。图6中(1)、 (2) 除了裂纹缺陷突显之外，纹理的不平滑也给结果带来了干扰。但是在(3)、 (4)中，这种 干扰被掩盖下去，说明这两幅图较前两幅图縮小了频率范围，使高频信息低频信息都向频 率范围中心压縮，抑制了无效的纹理信息干扰。(5)和(7)边缘信息较明显，高频信息 突出，低频信息受到抑制。通过此些差分规则的组合运算，可以得到满足要求的图像有效 信息，比起单目视觉图像处理算法，自适应性更强，得到的轮廓、缺陷信息更加明显。
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权利要求
1、一种基于平行光照明的多目视觉检测装置，其特征在于它包括多自由度调整定位机构，用于定位三部相机，并且用于调节平面内相机的三个方向自由度；平行扩束光学机构，用于将大功率LED点光源的发散光束准直并扩束输出。
2、 按照权利要求1所述的检测装置，其特征在于所述的多自由度调整定位机构包括: 底座、螺纹圆柱、支撑螺母和导轨横梁所组成的龙门框架，第一螺纹圆柱固定于底座上， 并与第一支撑螺母配合；第一支撑螺母承载导轨横梁，导轨横梁有可以滑动并定位紧固的 第一支撑滑块、第二支撑滑块和第三支撑滑块，每个支撑滑块下面有由第二螺纹圆柱和第 二支撑螺母组成的结构，左侧第一滑块下面的第二支撑螺母支撑第一个槽型定位调整外 壳，第一个槽型定位调整外壳中用螺钉固定有平行扩束白光光源，位于垂直平行扩束白光 光源的方向将第二槽型调整定位外壳装配于第一槽型调整定位外壳的底部，通过定位调整 平板和定位螺钉将第一工位相机安放到第一光源的垂直方向，分度旋钮用来调节平行扩束 白光光源在机构平面内角度，中间第二滑块下面的第二支撑螺母支撑第二槽型定位外壳， 将第二工位相机也固定于槽型定位外壳上，并保证第二工位相机在机构平面内竖直朝下， 右侧第三滑块下的第二支撑螺母也支撑第三槽型调整定位外壳，在支撑第三槽型调整定位 外壳中安放第三工位相机，第三工位相机通过分度旋钮调节其在平面内的角度；位于第二 工位相机12正下方的大理石底座上安放一个升降调整台，被测工件放置于升降调整台上。
3、 按照权利要求1所述的检测装置，其特征在于所述的平行扩束光学机构由LED芯 片、透镜组和机械结构组成，此机构保证机械轴心与光学轴心重合，芯片和透镜组中心位 于光轴上，且芯片和透镜组垂直光轴；高亮度LED芯片放置于专用LED聚光透镜后侧，聚 光透镜将LED光源的发散角变小，聚光透镜在第一透镜套筒中由定位螺钉固定锁紧，透镜 U被夹持于第二透镜套筒内，第二套筒可以在第一透镜套筒中沿轴向移动，最后由定位螺 钉锁紧固定；第三透镜套筒用来夹持孔径光阑，并且在第二透镜套筒中沿光轴向移动，最 后由定位螺钉定位锁紧；第三透镜套筒的末端夹持住透镜L2，并通过螺钉固定于半透半反 镜的方形固定架的侧面，半透半反镜片沿固定架侧面对角线方向被固定。
4、 一种基于平行光照明的多目视觉检测方法，其特征在于包括的步骤-1)整体机构定位调整，调节系统内三部相机的位置和角度在龙门架构内，通过两个螺柱上的支撑螺母的调节，将导轨横梁调节到适当高度，并 且配合升降台一起运动，滑动位于横梁上的三个滑块，调整它们在x方向的位置，尽量保 持滑块间隔相同；调节每个滑块下的螺母，使滑块下面承载部分沿y向移动，第一工位相 机在槽型调整定位外壳中沿光源的垂直方向上下调节位置，而第二工位相机在槽型调整定 位外壳中沿竖直方向上下调节位置，第一工位相机和第三工位相机通过分度旋钮调节角 度，调节光源的光轴方向与第三工位相机的光轴方向关于被测工件的中心法线成对称角度；2)平行扩束光源机构内透镜组位置调整调整透镜组及LED芯片的相对位置，使芯片LED通过前置聚光透镜后，光束发散角更 小，沿此光束的反方向得到一个虚交点，此点即为代表LED芯片的点光源；通过定位螺钉 调节透镜套筒使透镜U到虚交点的距离为透镜Li两倍焦距处，通过定位螺钉调节透镜套 筒使孔径光圈至透镜Li的距离为透镜Li两倍焦距处，透镜L2的位置应距孔径光阑为自身 的一倍焦距处；3) 平行扩束光源光强调节高亮度LED驱动电路选择HV9910作为主芯片，结合PWM脉宽调制精确控制方法，实现 对LED电流在0 1A范围内的连续调节，保证光源光强的连续稳定的变化；调节LED驱动 电路的输入脉冲占空比，间接调节LED的发光强度，使三工位相机在相应光强档位下实时 采集图像，得到的图像组为后续模板提取、图像差分算法提供数据；4) 计算三个位置相机图像的匹配参数在对多幅图像差分处理前，首先获得各幅图像的匹配参数，包括偏心位移参数、平面 转角参数及成像縮放比例参数，应用二维Radon算法的匹配参数判定方法，并结合相机标 定技术获得相机外部参数，以便多幅图像匹配差分处理；5) 通过图像差分规则获得不同差分图像通过步骤4能够获得三幅图像的匹配参数，由此参数就将被测物图像调整到其形心与 图像尺寸中心重合，并旋转被测椭圆形图像长短轴分别与x、 y轴重合，将图像匹配好之 后，再根据不同的图像差分规则来完成对匹配后图像的差分处理；将不同亮度下第一工位和第二工位相机得到图像按照准则组合运算，组合运算准则设计如下(1) Pixels(Rulel)=Pixels(Adding)- Pixels(750mA of Camera 2);(2) Pixels(Rule2)=Pixels(Differential)- Pixels(750mA of Camera 2)*0.15;(3) Pixels(Rule3)=Pixels(Adding)- Pixels(l 12mA of Camera 2)*0.58;(4) Pixels(Rule4)=Pixels(Differential)*2.4- Pixels(112mA of Camera 2)*0.3; (5 ) Pixels(Rule5)=Pixels(750mA of Camera 2)- Pixels(Differential);(6) Pixels(Rule6)=Pixels(750mA of Camera 2)- Pixels(Adding)*0.5;(7) Pixels(Rule7)=Pixels( 112mA of Camera 2)- Pixels(Differential)*4.5; (8 ) Pixels(Rule8)=Pixels(l 12mA of Camera 2)- Pixels(Adding)* 1.35 。
全文摘要
本发明公开了一种基于平行光照明的多目视觉检测装置及方法，属于智能机器视觉技术领域。所述测量装置包括多自由度调整定位机构、平行扩束光学机构。多自由度调整定位机构主要由底座、螺纹圆柱、支撑螺母和导轨横梁所组成的龙门框架，并在其中安装固定存在角度关系三个工位相机及平行扩束光源。平行扩束光学机构主要由LED芯片、透镜组和机械结构组成，目的将LED点光源的发散光束准直并扩束输出。测量方法包括整体机构定位调整；平行扩束光源机构内透镜组位置调整；平行扩束光源光强调节；计算三个位置相机图像的匹配参数；通过图像差分规则获得不同差分图像。本发明装置具有性能可靠，检测过程自动化程度高，抗共模干扰能力较强，精度高等特点，为在线生产检测提供稳定可靠的检测与测量方法。
文档编号G01B11/00GK101660894SQ20091007042
公开日2010年3月3日 申请日期2009年9月11日 优先权日2009年9月11日
发明者曲兴华, 阳 赵 申请人:天津大学