一种便携式龙门视觉测量装置的制作方法

本发明属于计算机视觉测量技术领域，涉及一种便携式龙门视觉测量装置。

背景技术：

在航空航天及一些大型金属、复合材料的制造等领域，为了保证零部件的加工、装配精度，需要对零部件的三维几何尺寸进行精确测量。近年来，机器视觉的测量方法凭借其非接触、精度高、数据量大及速度快等优点被广泛应用于工业现场。机器视觉法测量装置通常平行于地面放置，其测量面垂直于地面，即垂直于测量相机的光轴方向，对于处于其相机景深内零部件的三维几何尺寸测量精度非常高，但是在工业现场中常常存在一些零部件在相机的光轴方向的尺寸比较大，大大超出了相机的景深，甚至存在一些几乎平行于地面的大型薄壁零部件，由于其容易产生变形不能移动其位置，将其竖直放置。因此发明一种便携式的能够实现平行于地面测量的视觉测量装置对于减少测量成本，提高测量效率具有重要意义。

经文献检索，梁晋等人发明的专利：“一种板料成型极限曲线的视觉测量装置”，专利号：CN 103969134 A发明了一种材料数据测量装置，该装置采用单根杆件支撑的立式双目视觉测量系统进行高精度测量，但是该测量系统的测量高度较小，不适于大视场测量；邹叶龙等人发明的专利：“一种基于机器视觉的测量系统”，专利号：CN 104964645 A发明了一种结构简洁紧凑、布局合理的三导轨视觉测量装置，该装置可有效满足多种尺寸和不规则外表结构物品的精确测量需要，但是其装置复杂，零部件体积大，不便于移动和携带。

技术实现要素：

本发明要解决的技术难题是克服现有技术存在的立式视觉测量装置适应性小、测量范围小及体积大不能移动不便携等缺陷，发明了一种便携式龙门视觉测量装置，根据测量视场的需要采用多段梅花铝连接作为视觉测量系统的横梁，并用高度可大范围调节的三脚架作为横梁的支撑，适应性广；同时横梁和三脚架易于拆卸，体积小，并且视觉测量系统中相机的支座采用多个零件组合的方式，可随时调整相机的姿态位置，解决了现有立式视觉测量装置不便携的问题。

本发明采用的技术方案是一种便携式龙门视觉测量装置，其特征是，该装置由便携式龙门支架和双目测量装置组成；

在便携式龙门支架中，采用多段梅花铝连接作为相机横梁5，横梁5的长度可根据实际需要确定，并通过多段梅花铝连接块连接，方便携带；横梁5两端用高度可调的三脚架1支撑，并用脚架转接块2和脚架滑块3与横梁5连接；三脚架1全部展开时高度可达2m，收缩时高度仅有0.5m，调节范围大，重量轻，易于携带；脚架转接块2下方加工有螺纹柱，用于连接三脚架1，并在其两侧加工螺纹孔；脚架滑块3可在横梁5的槽内自由滑动，其两端加工螺纹孔；用脚架螺钉4与脚架滑块3连接，并通过锁紧来固定三脚架1与横梁5的相对位置；

在双目测量装置中，为保证相机的姿态可以随时调整，将相机支座的支撑设计成多个零部件的形式，这样不仅方便姿态调整，而且有利于拆卸及改装，携带时不会占用很大的体积。具体结构是将镜头19与相机17连接，用于采集图像；相机17通过相机转接块18与支座固定连接；固定夹块15与活动夹块16通过夹紧螺钉14夹紧相机转接块18，用于固定相机的位置；固定夹块15通过螺钉与环形支座12固定连接；环形支座12下方开有圆环形槽，中间有同轴孔，通过轴与转动盘10连接，环形支座12与转动盘10之间可以绕轴自由转动，以调节相机在yz面的姿态，并通过紧固螺栓13穿过圆环形槽，依靠紧固螺栓13的摩擦力固定相机的该自由度；转动盘10和支座盘9之间可以自由转动，以调节相机在xy面的姿态，并通过紧缩螺钉11固定相机的该自由度；支座盘9通过其上的螺柱与支座转接块8固定连接；支座转接块8两端开有螺纹孔，通过支座螺钉7与支座滑块6连接；支座滑块6插入横梁5的槽中，并可在横梁5的槽中自由滑动，通过支座螺钉7来固定相机支座，最终实现相机的固定。

本发明的有益结果是，利用便携式龙门视觉测量装置实现大型薄壁零件的高精度测量，解决了现有测量装置体积大、适应性小及不能移动不便携等问题。本发明的便携式龙门视觉测量装置结构简单、易拆卸。

附图说明

图1为便携式龙门视觉测量装置的整体结构图，图2为便携式龙门支架局部放大图，图3为双目视觉测量装置的局部放大图。

其中，1-三脚架，2-脚架转接块，3-脚架滑块，4-脚架螺钉，5-横梁，6-支座滑块，7-支座螺钉，8-支座转接块，9-支座盘，10-转动盘，11-锁紧螺钉，12-环形支座，13-紧固螺栓，14-夹紧螺钉，15-固定夹块，16-活动夹块，17-相机，18-相机转接块，19-镜头。

图4为标准平面板的重建结果图。其中，右侧向左分别为坐标轴x轴、y轴、z轴，单位为mm。

具体实施方式

以下结合技术方案和附图详细叙述本发明的具体实施方式。

在三维测量中首先根据被测物的大小来确定测量视场的大小，进而确定横梁5的长度。调整两侧三脚架的高度，使被测物能够充满相机视场。然后调整双目相机之间的距离，并通过转动盘10和环形支座12来调整相机的姿态，使两个相机能够同时拍摄到被测物，并用紧锁螺钉11和紧固螺栓13将相机的姿态锁死，以便于相机拍摄被测物图片。之后利用标定板对该系统装置进行标定操作，获得相机的内外参数，最后通过采集被测物的光条图像并进行提取和重建，完成被测物的三维型面测量。本发明的装置可以在多种场合下测量不同类型型面的三维尺寸。以下结合实施例对本发明的装置进行详细说明。

实施例一，利用本发明对一标准平面板进行三维测量。首先搭建附图1所示的便携式龙门视觉测量装置，标准平面板的尺寸为600mm×800mm，根据该尺寸选取多段梅花铝连接而成的横梁5的尺寸为2m，并调节两三脚架1的高度为1.8m，双目视觉测量装置中左、右相机型号VC-12MC-M，分辨率3072*4096，最高帧频60Hz，视场大小为800mm×1000mm，图像传感器为CMOS。根据标准平面板的位置，通过转动盘10和环形支座12来调整相机的姿态，使两个相机能够同时拍摄到被测物并充满视场，并用紧锁螺钉11和紧固螺栓13将相机的姿态锁死，完成系统搭建。然后对双目视觉测量系统装置进行标定，并拍摄标准平面板的光条图像，提取光条并重建，得到标准平面板的三维数据。系统装置的标定结果如表1所示。

表1 左右相机的标定参数

利用以上得到的标定结果对标准平面板的三维型面进行重建，重建结果如附图4所示，测得其平面度为0.5328mm。实验结果表明，本发明提出的便携式龙门视觉测量装置测量精度高，能够满足大型三维零部件的测量精度。并且本发明结构紧凑，安装和拆卸方便，且便携，适用范围广。