CN105509647A - 一种基于线激光投射的线圈绕线间距与厚度视觉测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于线激光投射的线圈绕线间距与厚度视觉测量方法，本发明采用线激光投射的方式，通过相机拍摄受线圈调制后的激光条纹图像，经过图像处理和三角法测量，得到间距与厚度信息。这种方法为非接触式测量，对线圈孔径范围没有特殊要求，测量准确。

Description

一种基于线激光投射的线圈绕线间距与厚度视觉测量方法

技术领域

本发明属于测量技术领域，具体涉及一种基于线激光投射的线圈绕线间距与厚度视觉测量方法。

背景技术

线圈绕线生产时需要严格控制线与线之间的间距，以便控制线圈的匝数；同时还需要控制线圈布置的层数。所以在生产时需要对绕线间距与当前线圈所在层数进行测量。

现有的线圈生产时主要靠人眼观察与手动相配合，控制线圈绕线间距和层数，主观因素影响生产质量，且只能定性，无法定量控制，对生产指导缺乏数据支撑。也有自动化绕线装置采用接触式，或者普通LED背光源照射下的图像处理来测量线圈间距与厚度，但接触式测量由于接触力的影响不适合于在线测量。背光源照射下的图像处理测量只适用于小孔径线圈的测量。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于线激光投射的绕线间距与厚度测量方法，解决了现有的线圈生产时主要靠人眼观察与手动相配合，线圈绕线间距和层数测量不准确的问题。

本发明所采用的技术方案是：一种基于线激光投射的线圈绕线间距与厚度视觉测量方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：采用线激光投射器投射激光，线激光投射器投射的激光平面与线圈相切，相机镜头对准相切处；

步骤2：采用相机拍摄激光条纹图像，拍摄的图像为激光条纹月牙形光斑；

步骤3：对激光条纹月牙形光斑进行分割处理，得到每条绕线的光斑图像；

步骤4：通过求取激光条纹月牙形光斑外轮廓的一阶矩，得到轮廓的重心坐标(X，Y)，重心横向坐标X作为光斑的位置，即绕线的横向坐标；

步骤5：绕线厚度变化h对应月牙形光斑位置的变化△Y之间的关系，根据三角法测量公式，h与△Y之间的关系为：

$h=\frac{\mathrm{\Δ}Y}{K+J\·\left(\mathrm{\Δ}Y\right)}---\left(1\right);$

式中K、J为与相机和激光投射角度、以及相机焦距有关的常量，将光斑的纵向坐标Y相对于前一次测量值的偏差带入式(1)，求取得到当前绕线的厚度变化。

作为优选，步骤4中所述求取激光条纹月牙形光斑外轮廓的一阶矩，，得到轮廓的重心坐标(X，Y)；其具体实现过程是：

$X=\frac{{\mathrm{\Σ}}_{ROI}xf(x,y)}{{\mathrm{\Σ}}_{ROI}f(x,y)};$

$Y=\frac{{\mathrm{\Σ}}_{ROI}yf(x,y)}{{\mathrm{\Σ}}_{ROI}f(x,y)};$

式中，

ROI表示激光条纹月牙形光斑的矩形区域，ROI＝{(x,y)|x₁<x<x₂,y₁<y<y₁}，x₁，x₂，y₁，y₂分别为矩形区域坐标的左右限和上下限；x，y分别表示横纵向坐标，x₁<x<x₂,y₁<y<y₁；f(x,y)表示图像坐标系中(x,y)位置的灰度值。

本发明的有益效果是采用非接触式的激光测量，测量准确。

附图说明

图1是本发明实施例的线激光投射器与相机的安装与布置示意图；

图2是本发明实施例的相机拍摄到的线圈激光条纹月牙图；

图3是本发明实施例的激光三角法的厚度测量原理示意图。

具体实施方式

为了便于本领域普通技术人员理解和实施本发明，下面结合附图及实施例对本发明作进一步的详细描述，应当理解，此处所描述的实施示例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

请见图1、图2和图3，本发明提供的一种基于线激光投射的线圈绕线间距与厚度视觉测量方法，包括以下步骤：

步骤1：采用线激光投射器投射激光，线激光投射器投射的激光平面与线圈相切，相机镜头对准相切处。线激光投射器与相机的安装与布置示意图如图1。

步骤2：采用相机拍摄激光条纹图像，拍摄的图像为激光条纹月牙形光斑。拍摄的图像如图2所示。

步骤3：对激光条纹月牙形光斑进行分割处理，得到每条绕线的光斑图像；

步骤4：通过求取激光条纹月牙形光斑外轮廓的一阶矩，得到轮廓的重心坐标(X,Y)，重心横向坐标X作为光斑的位置，即绕线的横向坐标；

其中求取激光条纹月牙形光斑外轮廓的一阶矩，，得到轮廓的重心坐标(X，Y)；其具体实现过程是：

$X=\frac{{\mathrm{\&Sigma;}}_{ROI}xf(x,y)}{{\mathrm{\&Sigma;}}_{ROI}f(x,y)};$

$Y=\frac{{\mathrm{\&Sigma;}}_{ROI}yf(x,y)}{{\mathrm{\&Sigma;}}_{ROI}f(x,y)};$

式中，

ROI表示激光条纹月牙形光斑的矩形区域，ROI＝{(x,y)|x₁<x<x₂,y₁<y<y₁}，x₁，x₂，y₁，y₂分别为矩形区域坐标的左右限和上下限；x，y分别表示横纵向坐标，x₁<x<x₂,y₁<y<y₁；f(x,y)表示图像坐标系中(x,y)位置的灰度值。

步骤5：图3为绕线厚度变化h对应图像中月牙形光斑位置的变化△Y之间的关系，根据三角法测量公式，h与△Y之间的关系可以表示为：

$h=\frac{\mathrm{\&Delta;}Y}{K+J\&CenterDot;\left(\mathrm{\&Delta;}Y\right)}---\left(1\right)$

式中K、J为与相机和激光投射角度，以及相机焦距有关的常量，可以通过系统标定求得。

将光斑的纵向坐标Y相对于前一次测量值的偏差带入式(1)，求取当前绕线的厚度变化。

本发明采用线激光投射的方式，通过相机拍摄受线圈调制后的激光条纹图像，经过图像处理和三角法测量，得到间距与厚度信息。这种方法为非接触式测量，对线圈孔径范围没有特殊要求。

应当理解的是，本说明书未详细阐述的部分均属于现有技术。

应当理解的是，上述针对较佳实施例的描述较为详细，并不能因此而认为是对本发明专利保护范围的限制，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明权利要求所保护的范围情况下，还可以做出替换或变形，均落入本发明的保护范围之内，本发明的请求保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (2)

1.一种基于线激光投射的线圈绕线间距与厚度视觉测量方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：采用线激光投射器投射激光，线激光投射器投射的激光平面与线圈相切，相机镜头对准相切处；

步骤2：采用相机拍摄激光条纹图像，拍摄的图像为激光条纹月牙形光斑；

步骤3：对激光条纹月牙形光斑进行分割处理，得到每条绕线的光斑图像；

步骤4：通过求取激光条纹月牙形光斑外轮廓的一阶矩，得到轮廓的重心坐标(X，Y)，重心横向坐标X作为光斑的位置，即绕线的横向坐标；

步骤5：绕线厚度变化h对应月牙形光斑位置的变化△Y之间的关系，根据三角法测量公式，h与△Y之间的关系为：

$h=\frac{\mathrm{\&Delta;}Y}{K+J\&CenterDot;\left(\mathrm{\&Delta;}Y\right)}---\left(1\right);$

式中K、J为与相机和激光投射角度、以及相机焦距有关的常量，将光斑的纵向坐标Y相对于前一次测量值的偏差带入式(1)，求取得到当前绕线的厚度变化。

2.根据权利要求1所述的基于线激光投射的线圈绕线间距与厚度视觉测量方法，其特征在于：步骤4中所述求取激光条纹月牙形光斑外轮廓的一阶矩，，得到轮廓的重心坐标(X，Y)；其具体实现过程是：

$X=\frac{{\mathrm{\&Sigma;}}_{ROI}xf(x,y)}{{\mathrm{\&Sigma;}}_{ROI}f(x,y)};$

$Y=\frac{{\&Sigma;}_{ROI}yf\left(x,y\right)}{{\&Sigma;}_{ROI}f\left(x,y\right)};$

式中，

ROI表示激光条纹月牙形光斑的矩形区域，

ROI＝{(x,y)|x₁<x<x₂，y₁<y<y₁}，x₁，x₂，y₁，y₂分别为矩形区域坐标的左右限和上下限；x，y分别表示横纵向坐标，x₁<x<x₂,y₁<y<y₁；f(x,y)表示图像坐标系中(x,y)位置的灰度值。