一种基于单个相机的异形弹簧分散目标点的测量系统的制作方法

本实用新型涉及机器视觉技术领域，更具体地，涉及基于单个相机的异形弹簧分散目标点的测量系统。

背景技术：

机器视觉系统包含光源、镜头、相机、图像处理单元、图像处理软件、监视器、通讯/输入输出单元等。在图像采集阶段，相机和光源的类型及其安装位置等构成的图像采集方案，对图像采集后续阶段实施的难易及被测物测量结果的精度产生重要的影响。

对于异形弹簧分散目标点的几何测量，一个方案是使用单个配有远心镜头的高分辨率相机一次拍摄成像完成测量，但图像中目标感兴趣区域面积占图像总面积的比例过小，没充分利用图像像素资源以使测量结果达到更大精度；另一个方案是仅使用多个显微镜头相机分别对准异形弹簧的多个目标分散点分别进行测量，然而当弹簧上目标点间的尺寸小于相机能并排放置的尺寸时，相机的硬件部分会存在机械干涉，相机无法正常摆放会导致测量任务无法完成；另一个方案是可利用单个显微镜镜头相机配合精密的运动平台，逐步获取弹簧目标点的图像后，结合相机运动参数亦可完成目标点的几何测量，但此方案会因精密的运动平台而增加了成本。

目前，对异形弹簧分散目标点的精确几何测量多采用单个远心镜头相机的测量方法。由于异形弹簧自身尺寸较小，且目标点所在的区域(如目标点为一段圆弧的圆心)相对于被弹簧自身尺寸来说也较小，采用单个相机测量会使得图像中目标点所在区域面积占据整幅图像面积的比例很小，同时随着测量精度要求的提高，需要提高相机的分辨率以提高测量精度，这会造成相机成本的提高和相机图像中更多的图像像素没被充分利用。

技术实现要素：

为了解决现有技术中的不足，本实用新型提供了一种基于单个相机的异形弹簧分散目标点的测量系统。

为解决上述技术问题，本实用新型的技术方案如下：

一种基于单个相机的异形弹簧分散目标点的测量系统，包括被测异形弹簧、光源、反射镜、显微镜头和工业相机；

本系统的测量光传播路径为光源发出测量光，被测异形弹簧反射测量光，测量光经过反射镜后经过显微镜头，再进入工业相机。

在一种优选方案中，所述的光源为环形光源，环形光源放置于被测异形弹簧的正上方。

在一种优选方案中，所述的环形光源的开口直径应大于被测异形弹簧的最大尺寸。

在一种优选方案中，反射镜包括n面，包括第一反射镜、第二反射镜、第三反射镜呈一定角度固定，第一反射镜与第二反射镜、第三反射镜平行，第一反射镜放置在被测异形弹簧以及环形光源上方，反射所有照射到被测异形弹簧上的光；反射镜放置于第一反射镜的一侧，把第一反射镜反射的光部分反射到显微镜头后进入工业相机中成像；第三反射镜位于第一反射镜的一侧，把第一反射镜反射的光部分反射到显微镜头后进入工业相机中成像。所述的反射镜为平面反射镜。

在一种优选方案中，所述的反射镜镜面与水平面的角度为45度。

在一种优选方案中，所述显微镜头光轴与反射镜呈45度，与被测异形弹簧所放置平面呈90度，所述的被测异形弹簧平放于平面，放置的平面与水平面平行。

在一种优选方案中，所述的第二反射镜、第三反射镜的相对位置布置、尺寸均在显微镜头的视野范围内和景深范围内，以使第二反射镜和第三反射镜反射的对象均能在相机中完整而清晰地成像。

在一种优选方案中，所述的被测物不限于异形弹簧，且测量的分散目标点数量不限于两个。

现有技术相比，本实用新型技术方案的有益效果是：

本实用新型能经济有效地对异形弹簧分散目标点几何尺寸进行精确的视觉测量，一方面，既克服了单个远心镜头相机测量方案中图像的像素没被充分利用的缺点，同时也解决了仅用多个显微镜头相机测量方案的机械干涉问题；另一方面，相比于单个显微镜头外加精密的运动平台，本实用新型能在保证测量精度的前提下明显降低成本，特别是昂贵的运动平台成本。这使得异形弹簧分散目标点几何测量的精度得到提高的同时，能更充分利用图像像素，且能适当降低相机分辨率从而降低相机成本以达到更好的经济效益。

附图说明

图1为本实用新型提供的基于单个相机的异形弹簧分散目标点的测量系统的示意图；

图2是实施例2中被测异形弹簧的正面结构示意图；

图3是实施例2中被测异形弹簧的侧面结构示意图；

其中：1.被测弹簧、1a.圆端面、2b.内圆环；2.光源；3为反射镜(图中为标出)包括：3a.第一反射镜、3b.第二反射镜、3c.第三反射镜；4.显微镜头；5.工业相机。

具体实施方式

附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；

为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；

对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

下面结合附图和实施例对本实用新型的技术方案做进一步的说明。

实施例1

一种基于单个相机的异形弹簧分散目标点的测量系统，图1所示，包括被测异形弹簧1、光源2、反射镜3、显微镜头4和工业相机5；

本系统的测量光传播路径为光源发出测量光，被测异形弹簧1反射测量光，测量光经过反射镜3后经过显微镜头4，再进入工业相机5。

在一种优选方案中，所述的光源2为环形光源，环形光源放置于被测异形弹簧1的正上方。

在一种优选方案中，所述的环形光源的开口直径应大于被测异形弹簧1的最大尺寸。

在一种优选方案中，反射镜3包括n面，包括第一反射镜3a、第二反射镜3b、第三反射镜3c呈一定角度固定，第一反射镜3a与第二反射镜3b、第三反射镜3c平行，第一反射镜3a放置在被测异形弹簧1以及环形光源上方，反射所有照射到被测异形弹簧1上的光；第二反射镜3b放置于第一反射镜3a的一侧，把第一反射镜3a反射的光部分反射到显微镜头4后进入工业相机5中成像；第三反射镜3c位于第一反射镜3a的一侧，把第一反射镜3a反射的光部分反射到显微镜头4后进入工业相机5中成像。

在一种优选方案中，所述的反射镜3与水平面的角度为45度。

在一种优选方案中，所述显微镜头4光轴与反射镜3呈45度，与被测异形弹簧所放置平面呈90度。

在一种优选方案中，所述的第二反射镜3b、第三反射镜3c的相对位置布置、尺寸均在显微镜头4的视野范围内和景深范围内，以使第二反射镜和第三反射镜反射的对象均能在相机中完整而清晰地成像。

在一种优选方案中，所述的被测物不限于异形弹簧，且测量的分散目标点数量不限于两个。

实施例2

本实施例提供的系统与实施例一致，一种基于单个相机的异形弹簧分散目标点的测量系统，包括被测异形弹簧1、环形光源、反射镜3、显微镜头4和工业相机5；其中被测异形弹簧的结构如图2所示；

各待测分散目标点的测量光传播路径为环形光源发出测量光，被测异形弹簧1反射测量光，测量光经过反射镜3后经过显微镜头4，再进入工业相机5。

所述的反射镜3包括三面，两两相互平行，与水平面呈45度固定，第一反射镜3a放置在被测异形弹簧1以及环形光源上方，反射所有照射到被测异形弹簧1上的光，尺寸应略大于被测异形弹簧1的最大尺寸；第二反射镜3b放置于第一反射镜3a的一侧，把第一反射镜3a反射的光线部分反射到显微镜头4再进入工业相机5中成像，其中第二反射镜3b反射的光线只应包含第一反射镜3a中反射的被测异形弹簧1的测量部位圆端面1a部分的光线而不包括另一个测量部位内圆环1b部分的光线，且圆端面1a在工业相机5中的成像区域应在工业相机5中图像平面的某一部分，如在图像平面的左半部分成像；第三反射镜3c位于第一反射镜3a的同一侧，把第一反射镜3a反射的光部分反射到工业相机5a中成像，其中第三反射镜3c反射的光线只应包含第一反射镜3a中反射的被测异形弹簧1的测量部位内圆环1b部分的光线而不包括另一个测量部位圆端面1a部分的光线，且内圆环1b部分在工业相机5中的成像区域应在工业相机5中图像平面的某一部分，如在图像平面的右半部分成像。所述的环形光源开口直径应大于被测异形弹簧的最大尺寸，且位于被测异形弹簧1的上方。所述显微镜头4的光轴方向与反射镜3垂直镜面方向呈45度。

在工作过程中，首先环形光源均匀照明被测异形弹簧1，第二反射镜3b和第三反射镜3c分别将第一反射镜3a反射的光部分反射到显微镜头4再进入工业相机5中成像平面的两部分别成像；然后，通过对工业相机5所成的图像两部分，如左右两部分，分别进行相机标定，通过计算得出工业相机5的图像中两处测量目标在现实世界中的实际中心距，如被测异形弹簧1的圆端面1a和内圆环1b的中心距。

附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；

显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为清楚地说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围之内。