CN106441370A - 基于图像识别的全自动水平尺校准装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了基于图像识别的全自动水平尺校准装置，包括校准平台，还包括光栅尺位移传感器，在校准平台上安装有水平设置的精密导轨，在精密导轨上滑动连接有滑座，所述光栅尺位移传感器用于滑座移动距离的检测，在滑座上安装有二维移动支架，在二维移动支架上固定有用于线纹尺示值误差校准的第一工业相机；在第一工业相机的镜头前方的校准平台上固定有左支座和右支座，在左支座和右支座上放置有铝镁平尺，在铝镁平尺上固定有所述二维移动支架，在二维移动支架上固定有用于分度示值误差校准的第二工业相机，所述第二工业相机的镜头朝向铝镁平尺的顶部；从而实现了一种检测精度高、校准效率高、可批量校准的基于图像识别的全自动水平尺校准装置。
Description
技术领域
本发明属于水平尺校准技术领域，特别是涉及一种基于图像识别的全自动水平尺校准装置。
背景技术
水平尺是一种利用液面水平的原理，以水准泡直接显示角位移来测量被测表面相对水平位置、铅直位置、倾斜位置偏离程度的一种计量器具。国家已于2002 年颁布了《JJF1085-2002 水平尺校准规范》，对水平尺工作面的平面度、线纹尺的示值误差、零位误差和分度值误差等作出了校准规定，以保证水平尺在制造和使用过程中的质量。
目前水平尺各参数的校准主要采用可调平板、专用平面平行柱、专用45°角尺、专用校准台、量块、百分表，靠手动操作、人眼瞄准估读进行判断，使得操作繁琐、操作误差大，特别是在批量校准过程中，尤为不方便。公开号为103528597A的中国专利公开了一种水平尺校准方法及其校准器具，其采用光学分度头和夹具作为校准器，通过一次装卡，即可完成对水平尺水平位置水泡、铅垂位置水泡与45°位置水泡的零位误差和分度值误差的校准，具有一定的进步性，但是操作步骤繁琐，而且光学分度头和夹具精度不够高。公告号为205642396U的中国专利公开了一种基于正弦定理的高精度水平尺检定装置，其将水平位置，90°位置，45°位置，线纹尺示值及分度值精度校准工作集合在一套设备上完成，但是其操作繁琐没有实现自动化操作。
发明内容
本发明目的是为解决上述现有技术中存在的问题而提出了一种基于图像识别的全自动水平尺校准装置，其能够对水平尺的线纹示值误差和分度值误差进行基于计算机图像处理技术的自动化校准，提高了工作效率，特别是在批量校准过程中，优势更加明显。
本发明为解决上述问题所采取的技术方案是：基于图像识别的全自动水平尺校准装置，包括校准平台，还包括光栅尺位移传感器，在校准平台上安装有水平设置的精密导轨，在精密导轨上滑动连接有滑座，所述滑座通过精密丝杆由伺服电机控制移动，所述光栅尺位移传感器用于滑座移动距离的检测，且光栅尺位移传感器与伺服电机构成闭环控制，在滑座上安装有二维移动支架，在二维移动支架上固定有用于线纹尺示值误差校准的第一工业相机，所述第一工业相机的镜头垂直于精密导轨轴线方向且水平设置；
在第一工业相机的镜头前方的校准平台上固定有左支座和右支座，在左支座的侧面上下滑动连接有滑台，所述滑台底部传动连接有步进电机，在左支座和右支座上放置有铝镁平尺，所述铝镁平尺的右端通过精密转轴与右支座铰接，铝镁平尺的左端底部设有支腿，所述支腿放置在滑台的顶部，在铝镁平尺上固定有所述二维移动支架，在二维移动支架上固定有用于分度示值误差校准的第二工业相机，所述第二工业相机的镜头朝向铝镁平尺的顶部。
优选的，包括光栅式倾角传感器，所述光栅式倾角传感器用于铝镁平尺倾角的检测，且光栅式倾角传感器与步进电机构成闭环控制而使得铝镁平尺形成多个标准倾角。
优选的，所述支腿的底部为圆球形，在滑台顶部设有与圆球形相配合的平面凸块，支腿的底部位于平面凸块上。
优选的，所述第二工业相机为同轴光源工业相机，所述第二工业相机沿着竖直方向和/或精密导轨轴线方向移动。
优选的，所述第一工业相机沿着竖直方向和/或精密导轨轴线垂直方向移动。
优选的，所述精密导轨为精密双圆柱导轨。
本发明所具有的有益效果为：本装置中采用精密导轨、精密转轴、对伺服电机和步进电机的闭环控制使得在线纹尺示值误差校准中各个校准点的自动移动及高精度自动瞄准和分度示值误差校准中铝镁平尺高精度标准倾斜各个角度的自动形成，从而实现了一种检测精度高、校准效率高、可批量校准的基于图像识别的全自动水平尺校准装置。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为图1的俯视图；
图3为图1的左视图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进一步描述。
如图1，图2和图3所示，本发明包括校准平台1和光栅尺位移传感器，在校准平台1上安装有水平设置的精密导轨18，所述精密导轨18为精密双圆柱导轨，在精密导轨18上滑动连接有滑座3，所述滑座3通过精密丝杆17由伺服电机13控制移动，所述光栅尺位移传感器用于滑座3移动距离的检测，所述光栅尺位移传感器与伺服电机13同时构成闭环控制以实现对滑座3移动的精确控制，在滑座3上安装有二维移动支架5，在二维移动支架5上固定有用于线纹尺示值误差校准的第一工业相机6，所述第一工业相机6的镜头垂直于精密导轨轴线17方向且水平设置，第一工业相机6采用普通LED光源即可；所述第一工业相机6沿着竖直方向和/或精密导轨18轴线垂直方向移动。
在第一工业相机6的镜头前方的校准平台1上固定有左支座11和右支座4，在左支座11的侧面上下滑动连接有滑台14，所述滑台14底部传动连接有步进电机15，在左支座14和右支座4上放置有铝镁平尺10，由于铝镁平尺10材质坚硬同时自重较轻，所带来的系统误差较小，所述铝镁平尺10的右端通过精密转轴16与右支座4铰接，之所以采用精密转轴16是因为本装置对测量精度要求较高，铝镁平尺10的左端底部设有支腿12，所述支腿12放置在滑台14的顶部，为了减小系统误差所述支腿12的底部为圆球形，在滑台14顶部设有与圆球形相配合的平面凸块，支腿12的底部位于平面凸块上，在铝镁平尺10上固定有所述二维移动支架7，在二维移动支架7上固定有用于瞄准水平尺水泡位置变化即分度示值误差校准的第二工业相机8，所述第二工业相机8的镜头朝向铝镁平尺10的顶部，为了避免待校准水平尺气泡反光等原因造成的影响而选取同轴光源工业相机，通过同轴光源9的使用达到了高质量的气泡图像；所述同轴光源工业相机沿着竖直方向和精密导轨18轴线方向移动。
进一步，为了提高校准精度，还可以在铝镁平尺10与校准平台1之间安装光栅式倾角传感器，所述光栅式倾角传感器用于铝镁平尺10倾角的检测，且光栅式倾角传感器与步进电机构成闭环控制而使得铝镁平尺10形成多个标准倾角。
本实施例中，所述光栅尺位移传感器和光栅式倾角传感器的安装方式为常规技术，例如，所述光栅尺位移传感器由标尺光栅和光栅读数头两部分组成，所述光栅读数头固定在滑座3底部，所述标尺光栅固定在与光栅读数头位置相对应的校准平台1上；所述光栅式倾角传感器由标尺光栅和光栅读数头两部分组成，所述光栅读数头固定在滑台14侧面，所述标尺光栅固定在与滑台14相对应的校准平台1上。
线纹尺示值误差校准：首先将铝镁平尺10调到水平位置，然后将待校准的水平尺平方在铝镁平尺10顶部，利用光栅尺位移传感器与第一伺服电机13构成闭环控制，自动移动瞄准各个校准点，然后移动第一工业相机6的镜头并读取水平尺刻度线的高质量图像并输给图像处理系统，然后手动或自动计算出线纹尺示值误差，示值误差＜±0.05mm。
分度值示值误差校准：首先将铝镁平尺10调到水平位置，然后将待校准的水平尺平方在铝镁平尺10顶部，移动同轴光源工业相机并读取水平尺中气泡的高质量图像并传输给图像处理系统，然后利用光栅式倾角传感器与步进电机15构成的闭环控制，自动升降铝镁平尺10的左端以形成标准倾斜角度，轴光源工业相机再次读取此时水平尺中气泡的高质量图像并传输给图像处理系统，手动或自动计算出分度示值误差，示值误差＜±0.02mm/m。
本装置中采用精密导轨18、精密转轴16、伺服电机13和步进电机15的闭环控制使得在线纹尺示值误差校准中各个校准点的高精度自动瞄准和分度示值误差校准中铝镁平尺10高精度标准倾斜角度的形成，从而实现了一种检测精度高、校准效率高、可批量校准的基于图像识别的全自动水平尺校准装置。
如果本文中使用了“第一”、“第二”等词语来限定零部件的话，本领域技术人员应该知晓：“第一”、“第二”的使用仅仅是为了便于描述本发明和简化描述，如没有另外声明，上述词语并没有特殊的含义。
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，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，但这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (6)
1.基于图像识别的全自动水平尺校准装置，包括校准平台，其特征在于，还包括光栅尺位移传感器，在校准平台上安装有水平设置的精密导轨，在精密导轨上滑动连接有滑座，所述滑座通过精密丝杆由伺服电机控制移动，所述光栅尺位移传感器用于滑座移动距离的检测，且光栅尺位移传感器与伺服电机构成闭环控制，在滑座上安装有二维移动支架，在二维移动支架上固定有用于线纹尺示值误差校准的第一工业相机，所述第一工业相机的镜头垂直于精密导轨轴线方向且水平设置；
在第一工业相机的镜头前方的校准平台上固定有左支座和右支座，在左支座的侧面上下滑动连接有滑台，所述滑台底部传动连接有步进电机，在左支座和右支座上放置有铝镁平尺，所述铝镁平尺的右端通过精密转轴与右支座铰接，铝镁平尺的左端底部设有支腿，所述支腿放置在滑台的顶部，在铝镁平尺上固定有所述二维移动支架，在二维移动支架上固定有用于分度示值误差校准的第二工业相机，所述第二工业相机的镜头朝向铝镁平尺的顶部。
2.根据权利要求1所述的基于图像识别的全自动水平尺校准装置，其特征在于，包括光栅式倾角传感器，所述光栅式倾角传感器用于铝镁平尺倾角的检测，且光栅式倾角传感器与步进电机构成闭环控制而使得铝镁平尺形成多个标准倾角。
3.根据权利要求1或2所述的基于图像识别的全自动水平尺校准装置，其特征在于，所述支腿的底部为圆球形，在滑台顶部设有与圆球形相配合的平面凸块，支腿的底部位于平面凸块上。
4.根据权利要求3所述的基于图像识别的全自动水平尺校准装置，其特征在于，所述第二工业相机为同轴光源工业相机，所述第二工业相机沿着竖直方向和/或精密导轨轴线方向移动。
5.根据权利要求4所述的基于图像识别的全自动水平尺校准装置，其特征在于，所述第一工业相机沿着竖直方向和/或精密导轨轴线垂直方向移动。
6.根据权利要求5所述的基于图像识别的全自动水平尺校准装置，其特征在于，所述精密导轨为精密双圆柱导轨。
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