CN101660895B - 准确定位被测要素位置的计算机系统及方法 - Google Patents

Abstract

一种准确定位被测要素位置的方法，该方法包括如下步骤：设置数位摄像头在Z轴不同位置上的定位参数；当测试开始时，获取数位摄像头摄取的待测工件的图片；根据数位摄像头在Z轴的位置选取对应的定位参数；从待测工件的图片中选取被测要素的一点；根据所选取的定位参数计算出该点在CCD镜头平面中的坐标；控制影像量测机台的CCD镜头移动到该点在CCD镜头平面中的坐标所在的位置。本发明还提供一种准确定位被测要素位置的计算机系统。利用本发明可以将影像量测机台中的CCD镜头准确定位在被测要素上，提高了影像量测的准确性。

Description

准确定位被测要素位置的计算机系统及方法

技术领域

本发明涉及一种影像量测系统及方法，尤其涉及一种准确定位被测要素位置的计算机系统及方法。

背景技术

影像量测是目前精密量测领域中最广泛使用的量测方法，该方法不仅精度高，而且量测速度快。影像量测主要用于工件(零件或者部件)的尺寸物差和形位误差的测量，对保证产品质量起着重要的作用。

一般而言，影像量测方法是采用影像量测机台，如VMS(Vision Measuring System)，首先将工件固定在影像量测机台上，然后移动CCD(Charge Coupled Device，电荷耦合器件)镜头，对准工件中的被测要素(待测部分)以确定量测位置，CCD镜头摄取该被测要素的影像，然后将影像传送给主机，通过主机中的量测程序对该影像进行量测。

但是，由于影像量测机台中的CCD镜头只能摄取到工件的一小部分，如果被测要素在工件上有很多相似个体，依靠手工操作CCD镜头来定位被测要素，很容易产生量测错误。

发明内容

鉴于以上内容，有必要提供一种准确定位被测要素位置的计算机系统，其可利用数位摄像头，将影像量测机台中的CCD镜头准确定位在被测要素上。

还有必要提供一种准确定位被测要素位置的方法，其可利用数位摄像头，将影像量测机台中的CCD镜头准确定位在被测要素上。

一种准确定位被测要素位置的计算机系统，该计算机系统与影像量测机台相连，所述影像量测机台的CCD镜头旁边安装有一个数位摄像头，所述测试主机包括：图片获取模块，用于获取数位摄像头摄取的影像量测机台上待测工件的图片；参数设置模块，用于设置数位摄像头在三维空间坐标系的Z轴不同位置上的定位参数；参数选取模块，用于根据数位摄像头在所述Z轴的位置选取与该位置最接近的定位参数；计算模块，用于当用户从待测工件的图片中选取被测要素的一点后，根据所选取的定位参数、CCD镜头平面与数位摄像头平面之间的转换公式计算出该点在CCD镜头平面中的坐标；控制模块，用于控制影像量测机台的CCD镜头移动到该点在CCD镜头平面中的坐标所在的位置，使得CCD镜头定位在待测工件的被测要素上。

一种准确定位被测要素位置的方法，应用于包括测试主机和影像量测机台的影像量测系统中，该方法包括如下步骤：提供一个数位摄像头，安装于影像量测机台的CCD镜头旁边；设置数位摄像头在三维空间坐标系的Z轴不同位置上的定位参数；当测试开始时，获取数位摄像头摄取的影像量测机台上待测工件的图片；根据数位摄像头在所述Z轴的位置选取与该位置最接近的定位参数；从待测工件的图片中选取被测要素的一点；根据所选取的定位参数、CCD镜头平面与数位摄像头平面之间的转换公式计算出该点在CCD镜头平面中的坐标；控制影像量测机台的CCD镜头移动到该点在CCD镜头平面中的坐标所在的位置，使得CCD镜头定位在待测工件的被测要素上。

相较于现有技术，所述的准确定位被测要素位置的系统及方法，可以利用数位摄像头，将影像量测机台中的CCD镜头准确定位在被测要素上，提高了影像量测的准确性。

附图说明

图1是本发明准确定位被测要素位置的计算机系统较佳实施例的系统架构图。

图2是本发明准确定位被测要素位置的方法较佳实施例的流程图。

图3是影像量测机台的示意图。

图4是安装有数位摄像头的机台镜头立体图。

图5是安装有数位摄像头的机台镜头平面图。

具体实施方式

如图1所示，是本发明准确定位被测要素位置的系统较佳实施例的计算机系统架构图。该计算机系统主要包括显示设备1、测试主机2和输入设备4，该测试主机2与影像量测机台3相连。所述测试主机2包括存储体20和量测位置定位程序21。所述存储体20可以是测试主机2中的硬盘等，存储有定位参数22。所述定位参数22是指CCD镜头平面与数位摄像头平面之间的转换系数。如图3所示，所述影像量测机台3的组成部分包括机台顶盖31、机台镜头32、机台工作面33、机台主体34和待测工件35。其中，所述机台镜头32的CCD镜头旁边安装有数位摄像头。如图4所示，所述机台镜头32包括CCD镜头320、数位摄像头321和环状LED灯322。所述数位摄像头321用于在LED灯322的照射下，摄取整个待测工件35的图片，并将摄取的图片传送到测试主机2。

所述影像量测机台3与所述测试主机2相连，用于摄取待测工件35中被测要素的影像，并将该影像传送给测试主机2。所述量测位置定位程序21用于将影像量测机台3中的CCD镜头320准确定位在待测工件35的被测要素上。

所述测试主机2连接有显示设备1，用于显示CCD镜头320和数位摄像头321传送给测试主机2的图片和影像。所述输入设备4可以是键盘和鼠标等，用于进行数据输入等。

所述量测位置定位程序21包括图片获取模块210、参数设置模块211、参数选取模块212、计算模块213和控制模块214。本发明所称的模块是完成一特定功能的计算机程序段，比程序更适合于描述软件在计算机中的执行过程，因此在本发明以下对软件描述都以模块描述。

所述图片获取模块210用于获取数位摄像头321摄取的待测工件35的图片。

所述参数设置模块211用于设置数位摄像头321在三维空间坐标系的Z轴不同位置上的定位参数22，并保存在存储体20中。所述定位参数22是指CCD镜头平面与数位摄像头平面之间的转换系数。具体而言，用户先将数位摄像头321固定在机台镜头32上，并将待测工件35放置在机台工作面33上，数位摄像头321摄取该待测工件35的图片，并传送到测试主机2，显示在显示设备1上。假设，待测工件35的长度为w、宽度为h，则待测工件35的四个顶点在三维空间的坐标为(0，0，Z)、(w，0，Z)、(w，h，Z)、(0，h，Z)，其中，“Z”为当前数位摄像头321在Z轴的坐标值，坐标值(0，0)、(w，0)、(w，h)、(0，h)为上述四个顶点在XY平面的投影。三维空间坐标系的建立如图3所示，其中，原点为待测工件35的一个顶点。然后，用户选中该待测工件35图片的边框，得到该待测工件35图片的四个顶点坐标，假设为(u0，v0)、(u1，v1)、(u2，v2)、(u3，v3)。然后，利用CCD镜头平面与数位摄像头平面之间的转换公式，计算出所述数位摄像头321在Z轴当前位置上的定位参数22。所述CCD镜头平面与数位摄像头平面之间的转换公式如下：

x1＝a0+a1x+a2y+a3xy                 (1)

y1＝b0+b1y+b2y+b3xy                 (2)

其中，在公式(1)和公式(2)中，(x1，y1)代表CCD镜头平面中的坐标，(x，y)代表数位摄像头平面中的坐标，将坐标值(0，0)、(w，0)、(w，h)、(0，h)、(u0，v0)、(u1，v1)、(u2，v2)、(u3，v3)代入公式(1)和公式(2)即可求出所述数位摄像头321在Z轴当前位置上的定位参数a0、a1、a2、a3、b0、b1、b2、b3。

所述参数选取模块212用于当测试开始时，根据数位摄像头321在三维空间坐标系的Z轴位置选取与该位置最接近的定位参数。

所述计算模块213用于当用户从待测工件35的图片中选取被测要素的一点后，根据参数选取模块212所选取的定位参数、所述CCD镜头平面与数位摄像头平面之间的转换公式计算出该点在CCD镜头平面中的坐标。

所述控制模块214用于控制影像量测机台3的CCD镜头320移动到该点在CCD镜头平面中的坐标所在的位置，使得CCD镜头320定位在待测工件35的被测要素上。也就是说，所述控制模块214将CCD镜头320中心点的X轴坐标和Y轴坐标移动到该点在CCD镜头平面中的坐标所在的X轴和Y轴位置。

如图2所示，是本发明准确定位被测要素位置的方法较佳实施例的流程图。首先，建立如图3所示的三维空间坐标系，其中，原点为待测工件35的一个顶点。步骤S401，通过所述参数设置模块210设置数位摄像头321在三维空间坐标系的Z轴不同位置上的定位参数22，并保存在存储体20中。所述定位参数22是指CCD镜头平面与数位摄像头平面之间的转换系数。具体而言，用户先将数位摄像头321固定在机台镜头32上，并将待测工件35放置在机台工作面33上，数位摄像头321摄取该待测工件35的图片，并传送到测试主机2，显示在显示设备1上。假设，待测工件35的长度为w、宽度为h，则待测工件35的四个顶点在三维空间的坐标为(0，0，Z)、(w，0，Z)、(w，h，Z)、(0，h，Z)，其中，“Z”为当前数位摄像头321在Z轴的坐标值。然后，用户选中该待测工件35图片的边框，得到该待测工件35图片的四个顶点坐标，假设为(u0，v0)、(u1，v1)、(u2，v2)、(u3，v3)。然后，利用CCD镜头平面与数位摄像头平面之间的转换公式，计算出所述数位摄像头321在Z轴当前位置上的定位参数22。

步骤S402，当测试开始时，所述图片获取模块211获取数位摄像头321摄取的待测工件35的图片。

步骤S403，所述参数选取模块212根据数位摄像头321在Z轴的位置选取与该位置最接近的定位参数。

步骤S404，从待测工件35的图片中选取被测要素的一点。

步骤S405，所述计算模块213根据步骤S403中所选取的定位参数、所述CCD镜头平面与数位摄像头平面之间的转换公式计算出该点在CCD镜头平面中的坐标。

步骤S406，所述控制模块214控制影像量测机台3的CCD镜头320移动到该点在CCD镜头平面中的坐标所在的位置，使得CCD镜头320定位在待测工件35的被测要素上。也就是说，所述控制模块214将CCD镜头320中心点的X轴坐标和Y轴坐标移动到该点在CCD镜头平面中的坐标所在的X轴和Y轴位置。

最后应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围。

Claims (4)

1.一种准确定位被测要素位置的计算机系统，该计算机系统与影像量测机台相连，所述影像量测机台的CCD镜头旁边安装有一个数位摄像头，该计算机系统包括显示设备、测试主机和输入设备，所述测试主机与影像量测机台相连，其特征在于，所述测试主机包括：

图片获取模块，用于获取数位摄像头摄取的影像量测机台上待测工件的图片；

参数设置模块，用于设置数位摄像头在三维空间坐标系的Z轴不同位置上的定位参数，所述定位参数利用CCD镜头平面与数位摄像头平面之间的转换公式计算得出，所述CCD镜头平面与数位摄像头平面之间的转换公式包括：

x1＝a0+a1x+a2y+a3xy，

y1＝b0+b1y+b2y+b3xy，

其中，(x1，y1)代表CCD镜头平面中的坐标，(x，y)代表数位摄像头平面中的坐标，所述定位参数是指CCD镜头平面与数位摄像头平面之间的转换系数a0、a1、a2、a3、b0、b1、b2、b3；

参数选取模块，用于根据数位摄像头在所述Z轴的位置选取与该位置最接近的定位参数；

计算模块，用于当用户从待测工件的图片中选取被测要素的一点后，根据所选取的定位参数、CCD镜头平面与数位摄像头平面之间的转换公式计算出该点在CCD镜头平面中的坐标；及

控制模块，用于控制影像量测机台的CCD镜头移动到该点在CCD镜头平面中的坐标所在的位置，使得CCD镜头定位在待测工件的被测要素上。

2.如权利要求1所述的准确定位被测要素位置的计算机系统，其特征在于，所述控制模块控制影像量测机台的CCD镜头移动到该点在CCD镜头平面中的坐标所在的位置是指：所述控制模块将CCD镜头中心点的X轴坐标和Y轴坐标移动到该点在CCD镜头平面中的坐标所在的X轴和Y轴位置。

3.一种准确定位被测要素位置的方法，应用于包括测试主机和影像量测机台的影像量测系统中，其特征在于，该方法包括如下步骤：

提供一个数位摄像头，安装于影像量测机台的CCD镜头旁边；

设置数位摄像头在三维空间坐标系的Z轴不同位置上的定位参数，所述定位参数利用CCD镜头平面与数位摄像头平面之间的转换公式计算得出，所述CCD镜头平面与数位摄像头平面之间的转换公式包括：

x1＝a0+a1x+a2y+a3xy，

y1＝b0+b1y+b2y+b3xy，

其中，(x1，y1)代表CCD镜头平面中的坐标，(x，y)代表数位摄像头平面中的坐标，所述定位参数是指CCD镜头平面与数位摄像头平面之间的转换系数a0、a1、a2、a3、b0、b1、b2、b3；

当测试开始时，获取数位摄像头摄取的影像量测机台上待测工件的图片；

根据数位摄像头在所述Z轴的位置选取与该位置最接近的定位参数；

从待测工件的图片中选取被测要素的一点；

根据所选取的定位参数、CCD镜头平面与数位摄像头平面之间的转换公式计算出该点在CCD镜头平面中的坐标；及

控制影像量测机台的CCD镜头移动到该点在CCD镜头平面中的坐标所在的位置，使得CCD镜头定位在待测工件的被测要素上。

4.如权利要求3所述的准确定位被测要素位置的方法，其特征在于，所述步骤控制影像量测机台的CCD镜头移动到该点在CCD镜头平面中的坐标所在的位置是指：将CCD镜头中心点的X轴坐标和Y轴坐标移动到该点在CCD镜头平面中的坐标所在的X轴和Y轴位置。

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