CN101793496B

CN101793496B - 精密视频测绘分析仪

Info

Publication number: CN101793496B
Application number: CN2009100979209A
Authority: CN
Inventors: 彭崇荣; 吴为; 徐宏博; 施定; 陈媛媛; 姚丽萍
Original assignee: HANGZHOU NEW TRIUNION ELECTRONICS CO Ltd
Current assignee: HANGZHOU NEW TRIUNION ELECTRONICS CO Ltd
Priority date: 2009-04-23
Filing date: 2009-04-23
Publication date: 2012-01-11
Anticipated expiration: 2029-04-23
Also published as: CN101793496A

Abstract

本发明涉及一种精密视频测绘分析仪，其由机械部分和数控系统及系统软件组成，其特征在于：机械部分是由摄像头电控升降座、X轴移动机构、Y轴移动机构、支架座、左右气浮垫支架、气浮导轨槽、左右侧柜、摄像头罩、左支撑架组成，X轴移动机构安装在Y轴移动机构的导轨上，摄像头电控升降座安装在X轴移动机构上的导轨上，Y轴移动机构通过导轨固定左右侧柜上，左右气浮垫支架分别通过支架座固定在左右侧柜上且与X轴移动机构连接，摄像头罩固定在摄像头电控升降座上。本发明的自动视频测量仪能够进行多方位、无接触的、快速测量精确尺寸，自动记录参数，并能够实现大批量测量的仪器。

Description

精密视频测绘分析仪

技术领域：

本发明属于分析仪器，具体涉及一种精密视频测绘分析仪。

背景技术

在我们的日常工作和生活等方面会遇到很多细小的或者形状特异的，尤其是不允许接触(如软的橡胶等)的物件，根本没有办法通过常规的游标卡尺等工具来测量。又基于目前国内对该领域的技术水平比较薄弱。

更特别针对纺织、印刷、电子电路行业都必须使用的网板印刷，之前由于没有大尺寸的、非接触的、高精度视频放大测量，无法在印刷制版和翻印过程中的变形系数问题得出具体的明确的数据，也就无法把印刷精度提高。

发明内容

为了克服上述缺陷，本发明的目的是提供一种精密视频测绘分析仪。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种精密视频测绘分析仪，其由机械部分和数控系统及系统软件组成，

机械部分是由摄像头电控升降座、X轴移动机构、Y轴移动机构、支架座、左右气浮垫支架、气浮导轨槽、左右侧柜、摄像头罩、左支撑架组成，X轴移动机构安装在Y轴移动机构的导轨上，摄像头电控升降座安装在X轴移动机构上的导轨上，Y轴移动机构通过导轨固定左右侧柜上，左右气浮垫支架分别通过支架座固定在左右侧柜上且与X轴移动机构连接，摄像头罩固定在摄像头电控升降座上。

数控系统是由CPU、运动控制卡、图像信号、X伺服驱动、Y伺服驱动、Z伺服驱动、X光栅尺、Y光栅尺、摇杆、X电机、Y电机、Z电机、编码器、摄像机平台、背光源、照射同轴光、CPU与运动控制卡连接，运动控制卡分别与X光栅尺、Y光栅尺、X伺服驱动、Y伺服驱动、Z伺服驱动、编码器信号连接，X伺服驱动、Y伺服驱动、Z伺服驱动分别控制X电机、Y电机、Z电机，摄像机平台的图像信号传输给CPU，摇杆控制运动控制卡，背光源、照射同轴光给摄像机提供光源。

数控系统的控制过程描述：整套数控系统保证了移动摄像头到任意要观察位置并取得坐标，进而通过坐标得出检测点之间的相对关系，为分析形变提供数据依据。其移动过程如下：计算机接受软件控制位移尺寸数据命令后，向控制卡发出移动命令，控制卡输出驱动信号给相应的轴驱动器，驱动器发出电信号给电机；在这同时，光栅尺不断的反馈实际移动尺寸，直到计算机要移动的位置和实际检测位置误差小于规定值(3um)。气浮用气控制系统保证整个移动是在没有磨损的气浮垫支撑作用下滑动。背光源或照明同轴光源保证了摄像机对要摄取影响部位最清晰的画面效果。

本系统软件包含数控移动控制软件和形变分析软件。

1.数控移动控制软件，能够接受人工即时移动命令，或整个文件命令，并汇报实际移动距离坐标等关系。

2.视频影像观测和图像文件保存。

3.对工件进行基本尺寸测量，如点，线，圆，以及由此类元素构成的之间关系，如：距离，半径，中心，切点等等。

4.将理论文件坐标输入电脑，通过影像检测得出实际位置坐标，通过比对，分析得出产品形变，并提出修正系数以至提高产品精度。

形变分析软件流程是：输入理论标准值MARK坐标点文件、依据标准坐标显示标准图案现场移动摄像头，确定实物原点、现场移动摄像头，确定实物X轴向末端上MARK点坐标，取得实物在X轴上放置时旋转角度以及原点位置。依据原点平移坐标以及旋转角度，推算出每一个测量MARK点的实际坐标位置。逐一将摄像头移至推算得出的坐标点位置。在推算坐标点位置附近，依据实际图像分析确立实际坐标点，是否检测完毕？将得出的实际坐标进行系列运，以左下角对齐，观察形变以中心对齐，观察形变，根据形变数据，得到修正系数，修正系数后，重新观察推断形变。

无论实物放在什么位置和角度，在自动测量形变时机器都能将摄像头自动移到测量点附近，来观测实际形变位置。是经过理论推算新的坐标点得到的。

如：理论坐标点P_理论(X，Y)，X轴向末端坐标点Px_末(X_m，Y_m)，

推算得到坐标点P_推算(X_t，Y_t)

先得到实物旋转角度Arfa＝arctg(Y_m/X_m)，

原设计坐标点构成的角度Beta＝arctg(Y/X)

得到推算坐标点构成的角度Gama＝Arfa+Beta

而到原点的距离是一定的，即r＝(X^2+Y^2)^(1/2)

最后得出：

X_t＝r X Cos(Gama)

X_t＝r X Sin(Gama)

P_推算(X_t，Y_t)

由于形变是极其微小的，将理论标准图形与实际测试图形放在同一画面中将会难于观察和区别，因此引入了形变放大系数，能够使形变趋势更加明显。特此将显示坐标点在理论和实际坐标点之间关系基础上加以处理。

本发明根据高清摄像头(130万像素)拍摄的进行测量部位的视频图像，由计算机控制三轴移动平台进而移动承载物件，移动的距离通过电子光栅尺来反馈给计算机来进行全自动测量仪器。该全自动视频测量仪能够进行多方位、无接触的、快速测量精确尺寸，自动记录参数，并能够实现大批量测量的仪器。可以满足现代工业生产中很多物件一次性需测量多个位置的各不相同尺寸参数，节约很多时间。

附图说明

图1为机械部分结构示意图；

图2为本发明的数控系统方框图；

图3为本发明的控制软件流程图；

图4为效果图；

图5为某次实际检测软件自动输出后的报表截图。

具体实施方式

下面结合附图进一步说明：

如图1所示，机械部分是由摄像头电控升降座1、X轴移动机构5、Y轴移动机构6、支架座14、左右气浮垫支架3、气浮导轨槽7、左右侧柜8、9、摄像头罩10、左支撑架13组成，X轴移动机构5安装在Y轴移动机构6的导轨上，摄像头电控升降座1安装在X轴移动机构上5的导轨上，Y轴移动机构6通过导轨固定左右侧柜8、9上，左右气浮垫支架3分别通过支架座14固定在左右侧柜8、9上且与X轴移动机构5连接，摄像头罩10固定在摄像头电控升降座1上，X轴移动机构5上设置X轴罩4，在左右侧柜8、9的一侧设置操作台11，左右侧柜8、9之间设置平台12且在平台12上设置背光源2。

推算得到坐标点P_推算(X_t，Y_t)

先得到实物旋转角度Arfa＝arctg(Y_m/X_m)，

原设计坐标点构成的角度Beta＝arctg(Y/X)

得到推算坐标点构成的角度Gama＝Arfa+Beta

而到原点的距离是一定的，即r＝(X^2+Y^2)^(1/2)

最后得出：

X_t＝r X Cos(Gama)

X_t＝r X Sin(Gama)

P_推算(X_t，Y_t)

1、如：理论坐标点P_理论(X，Y)，实际坐标点P_实际(X_r，Y_r)，显示用坐标点P显示(Xs，Ys)，形变观察放大倍数Deta，那么其关系如下：

P_显示(Xs，Ys)＝P_理论(X，Y)+(P_实际(X_r，Y_r)-P_理论(X，Y))X Deta

2、将理论点以及显示点放在同一幅画面上，得到如下效果图4：

某次实际检测软件自动输出后的报表截图5：

修正系数的取得是依照在X向和Y向和理论设计值的偏移量，取偏移量的平均值和该轴向总坐标长的比构成。进行修正时就用该系数进行反向伸缩。

Claims

1.一种精密视频测绘分析仪，其由机械部分和数控系统及系统软件组成，其特征在于：机械部分是由摄像头电控升降座、X轴移动机构、Y轴移动机构、支架座、左右气浮垫支架、气浮导轨槽、左右侧柜、摄像头罩、左支撑架组成，X轴移动机构安装在Y轴移动机构的导轨上，摄像头电控升降座安装在X轴移动机构上的导轨上，Y轴移动机构通过导轨固定左右侧柜上，左右气浮垫支架分别通过支架座固定在左右侧柜上且与X轴移动机构连接，摄像头罩固定在摄像头电控升降座上；数控系统是由CPU、运动控制卡、图像信号、X伺服驱动、Y伺服驱动、Z伺服驱动、X光栅尺、Y光栅尺、摇杆、X电机、Y电机、Z电机、编码器、摄像机平台、背光源、照射同轴光组成，CPU与运动控制卡连接，运动控制卡分别与X光栅尺、Y光栅尺、X伺服驱动、Y伺服驱动、Z伺服驱动、编码器信号连接，X伺服驱动、Y伺服驱动、Z伺服驱动分别控制X电机、Y电机、Z电机，摄像机平台的图像信号传输给CPU，摇杆控制运动控制卡，背光源、照射同轴光给摄像机提供光源。