CN101451827A - 基于激光组合模块图的光学检测系统及其检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于激光组合模块图的光学检测系统及其检测方法，所述的检测系统包括：激光组合模块图发生器1、可调支撑座2、数码摄像机3、标定编码点7、标定板11、检测控制计算机系统5、检测平台6、被测工件4；被测工件4安装在检测平台6上，激光组合模块图发生器1和数码摄像机3安装在可调支撑座2上组成检测单元，激光组合模块图发生器1和数码摄像机3通过电缆分别与检测控制计算机系统5连接；标定板11上最少贴有四个标定编码点7，标定板11放置在检测平台6上对检测单元在检测平台6上的位置进行标定；本发明结构简单，零件少，制造方便，组合性强，用于中、大型成型零件的检测，同时还可以在其他物体外型的检测上应用。

Description

基于激光组合模块图的光学检测系统及其检测方法

技术领域

本发明涉及一种基于激光组合模块图的光学检测系统及其检测方法。

背景技术

采用成型工艺生产的零件，如塑料零件、金属钣金零件的尺寸精度检测需合适的检测系统对其进行检测，特别是对于中、大型零件，检测系统是重要的装置。现有的检测系统通常由较复杂的光学系统和机构组件构成，不足的地方是：通用性不强、制造费用高、占空间较大。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于激光组合模块图的光学检测系统及其检测方法，所述的基于激光组合模块图的光学检测系统包括：激光组合模块图发生器1、可调支撑座2、数码摄像机3、标定编码点7、标定板11、检测控制计算机系统5、检测平台6、被测工件4；被测工件4安装在检测平台6上，激光组合模块图发生器1和数码摄像机3安装在可调支撑座2上组成检测单元，激光组合模块图发生器1和数码摄像机3通过电缆分别与检测控制计算机系统5连接；标定板11上最少贴有四个标定编码点7，标定板11放置在检测平台6上对检测单元在检测平台6上的位置进行标定。

上述激光组合模块图发生器1、数码摄像机3和可调支撑座2组成检测单元，对一被测工件，根据检测范围的需要，安装若干个检测单元。

上述可调支撑座2包括底座，竖杆和横杆；竖杆安装在底座上，竖杆与横杆之间由高度调节装置9连接，竖杆与横杆相互在一定的角度内转动调节位置。

上述数码摄像机3与可调支撑座2的横杆之间安装有角度调节装置10。

上述激光组合模块图发生器1与可调支撑座2的横杆之间安装有位置调节装置8。

检测单元通过贴有编码点的标定板11(最少贴四个以上编码点)，将激光组合模块图发生器发出的图案的投影到标定板上，标定数码摄像机与激光组合模块图案的相互位置。固定数码摄像机在检测平台6上合适的位置，通过对标定编码点7进行拍摄，与标准影像比较或通过已标定编码点位置的信息，对检测单元的在检测平台上位置进行标定。

所述的使用基于激光组合模块图的光学检测系统的检测方法，包括以下步骤：

1)通过检测平台对被测工件进行定位支撑；根据被测工件的形状特点，选择合理的定位支撑点，检测平台上布置若干检测单元，检测单元个数根据被测工件表面尺寸形状选定；

2)检测单元的标定：首先，对每个检测单元，采用一个最少贴有四个标定编码点的标定板，将激光组合模块图发生器发出的图案的投影到标定板上，数码摄像机对标定板上的激光图像进行拍摄，通过计算激光图像与编码点的位置关系，得到激光组合模块图中各图案相对于摄像机的方位关系信息，确定数码摄像机与激光组合模块图案的相互位置；

然后，固定数码摄像机合适的位置，将检测平台上的编码标记点进行拍摄，与标准影像比较或通过已标定编码点位置的信息，对检测单元的在检测平台上位置进行标定，得到数码摄像机在检测平台坐标系下的位置、方向描述，完成对检测单元的标定；

3)检测单元的标定步骤完成后，开始被测工件的检测；检测单元中激光组合模块图发生器发出点阵激光或线列激光，分别投影在被测工件表面指定位置，数码摄像机将激光的影像拍摄后记录在检测控制计算机系统里；被测工件表面的不同形状和位置，得到的影像不同；根据激光影像图像，运用图像处理与三角法进行计算，得到被测工件表面三维几何的检测信息；安装多个检测单元能够检测被测工件全部表面的三维几何信息；

4)每个检测单元得到该数码摄像机拍摄场景内被测工件局部表面三维几何信息；将多个检测单元检测的三维几何信息合成便得到被测工件整体三维几何信息。

激光组合模块图发生器1、数码摄像机3和可调支撑座2组成检测单元有若干尺寸规格。本发明可用于零件的静态和动态检测。本发明结构简单，零件少，制造方便，组合性强，用于中、大型成型零件的检测，同时还可以在其他物体外型的检测上应用。

附图说明

图1本发明的基于激光组合模块图的光学检测系统立体图。

图2本发明的检测单元立体图。

图3本发明的检测单元侧视图。

图4本发明的基于激光组合模块图的光学检测系统俯视图。

图5本发明的基于激光组合模块图的光学检测系统正视图。

图6本发明的标定板正视图。

图中1.激光组合模块图发生器  2.可调支撑座  3.数码摄像机  4.被测工件  5.检测控制计算机系统  6.检测平台  7.标定编码点  8.位置调节装置  9.高度调节装置  10.角度调节装置  11.标定板.

具体实施方式

附图1描述了本发明——基于激光组合模块图的光学检测系统的一个实施实例。

轿车后仓板件是一注塑成型件，成型表面较大，对成型精度进行检测，需采用合理的检测方法。如图，采用基于激光组合模块图的光学检测系统进行检测，在检测平台上安装四个检测单元检测零件表面的三维几何信息。

以下是应用说明：

用于后仓板检测，基于激光组合模块图的光学检测系统装置包括激光组合模块图发生器1、可调支撑座2、数码摄像机3、标定编码点7、标定板11、检测控制计算机系统5、检测平台6、被测工件4。

将贴有编码标定点7的标定板11放在合适的位置(反射激光发生器光线方向)。将检测单元中激光组合模块图发生器1发出组合激光图案，投影在标定板11上，数码摄像机3将激光的投影在标定板11上的影像拍摄后数据记录在检测控制计算机系统5里。得到影像的平面投影形状和标定编码点之间的位置关系信息。根据标定板11上标定编码点之间的几何量对检测单元进行标定。

然后，固定数码摄像机合适的位置，将检测平台6上的编码标记点进行拍摄，与标准影像比较，或通过已标定编码点位置的信息对检测单元的在检测平台上位置进行标定，得到数码摄像机在检测平台坐标系下的位置、方向描述。

安装被测工件4在检测平台6上，激光组合模块图发出组合激光图案通过被测工件表面反射到固定数码摄像机形成影像。被测工件表面的不同空间位置得到不同的反射影像。通过被测工件表面的反射影响与标定板的平面影像比较，运用图像处理及空间三角法进行计算，求解出被测工件表面影像对应的三维空间位置，从而得到被测工件表面三维几何的检测信息。

此例中，检测关注的是大型雕塑曲面的变形以及装配面的位置，这点阵与线列的组合激光图案可以保证获取必要的检测信息，因此激光组合模块图中图案在本例中，采用点阵或线阵列即可对被测工件的表面形状信息进行测量。检测单元中激光组合模块图发生器发出点阵激光与线列激光，分别投影在被测工件表面指定位置，数码摄像机将激光的影像拍摄后记录在计算机系统里。被测工件表面的不同形状和位置，得到的影像不同。根据激光影像图像，运用图像处理与三角法进行计算，得到被测工件表面三维几何的检测信息，(其中每种激光图案的图像处理方法以及所获取的检测信息。都有具体待测被测工件形状确定)。每个检测单元可得到该数码摄像机拍摄场景内被测工件局部表面三维几何信息。将所有的检测单元检测的三维几何信息合成便得到被测工件整体三维几何信息。

通过检测平台对被测工件进行定位支撑。根据被测工件的形状特点，选择合理的定位支撑点。根据被测工件表面尺寸形状在平台上布置合理的检测单元个数。可对被测工件的整体形状进行测量。

更换另一个被测工件，可对另一被测工件进行检测，得到该被测工件的尺寸和精度数据。

Claims (6)

1.一种基于激光组合模块图的光学检测系统，其特征在于所述检测系统包括：激光组合模块图发生器(1)、可调支撑座(2)、数码摄像机(3)、标定编码点(7)、标定板(11)、检测控制计算机系统(5)、检测平台(6)、被测工件(4)；被测工件(4)安装在检测平台(6)上，激光组合模块图发生器(1)和数码摄像机(3)安装在可调支撑座(2)上组成检测单元，激光组合模块图发生器(1)和数码摄像机(3)通过电缆分别与检测控制计算机系统(5)连接；标定板(11)上最少贴有四个标定编码点(7)，标定板(11)放置在检测平台(6)上对检测单元在检测平台(6)上的位置进行标定。

2.根据权利要求1所述基于激光组合模块图的光学检测系统，其特征在于：上述激光组合模块图发生器(1)、数码摄像机(3)和可调支撑座(2)组成检测单元，对一被测工件，根据检测范围的需要，安装若干个检测单元。

3.根据权利要求1所述基于激光组合模块图的光学检测系统，其特征在于：上述可调支撑座(2)包括底座，竖杆和横杆；竖杆安装在底座上，竖杆与横杆之间由高度调节装置(9)连接，竖杆与横杆相互在一定的角度内转动调节位置。

4.根据权利要求1所述基于激光组合模块图的光学检测系统，其特征在于：上述数码摄像机(3)与可调支撑座(2)的横杆之间安装有角度调节装置(10)。

5.根据权利要求1所述基于激光组合模块图的光学检测系统，其特征在于：上述激光组合模块图发生器(1)与可调支撑座(2)的横杆之间安装有位置调节装置(8)。

6.一种使用基于激光组合模块图的光学检测系统的检测方法，包括以下步骤：

1)通过检测平台对被测工件进行定位支撑；根据被测工件的形状特点，选择合理的定位支撑点，检测平台上布置若干检测单元，检测单元个数根据被测工件表面尺寸形状选定；

2)检测单元的标定：首先，对每个检测单元，采用一个最少贴有四个标定编码点的标定板，将激光组合模块图发生器发出的图案的投影到标定板上，数码摄像机对标定板上的激光图像进行拍摄，通过计算激光图像与编码点的位置关系，得到激光组合模块图中各图案相对于摄像机的方位关系信息，确定数码摄像机与激光组合模块图案的相互位置；

然后，固定数码摄像机合适的位置，将检测平台上的编码标记点进行拍摄，与标准影像比较或通过已标定编码点位置的信息，对检测单元的在检测平台上位置进行标定，得到数码摄像机在检测平台坐标系下的位置、方向描述，完成对检测单元的标定；

3)检测单元的标定步骤完成后，开始被测工件的检测；检测单元中激光组合模块图发生器发出点阵激光或线列激光，分别投影在被测工件表面指定位置，数码摄像机将激光的影像拍摄后记录在检测控制计算机系统里；被测工件表面的不同形状和位置，得到的影像不同；根据激光影像图像，运用图像处理与三角法进行计算，得到被测工件表面三维几何的检测信息；安装多个检测单元能够检测被测工件全部表面的三维几何信息；

4)每个检测单元得到该数码摄像机拍摄场景内被测工件局部表面三维几何信息；将多个检测单元检测的三维几何信息合成便得到被测工件整体三维几何信息。

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