CN108507464A - 一种非接触式影像检测仪的检测方法 - Google Patents

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Abstract

一种非接触式影像检测仪的检测方法，其通过在影像测量仪的可视范围内设置标尺，并通过横梁传动系统和水平驱动机构变换影像测量仪相对于工件的视角，获取至少两个视角的工件影像；计算机软件通过灰度换算和特征拾取，在所述工件影像的基础上确定工件的三维结构，并通过与所述标尺的对比，获得其尺寸信息；在三维处理软件中生成三维模型，进一步可以通过三维模型生成所述工件各个平面的工程视图。所述检测方法能够快速提供准确的工件三维模型，便于生成各种工程图，不需要人工设定输出参数，直接可生成三维模型。

Description

一种非接触式影像检测仪的检测方法
技术领域
本发明属于非接触式影像检测仪领域，特别涉及一种非接触式影像检测仪的影像测量仪的检测方法。
背景技术
影像测量仪又名二次元无接触式测量仪、精密影像式测绘仪，它克服了传统投影仪的不足，是集光、机、电、计算机图像技术于一体的新型高精度、高科技测量仪器。由光学显微镜对待测物体进行高倍率光学放大成像，经过CCD摄像系统将放大后的物体影像送入计算机后，能高效地检测各种复杂工件的轮廓和表面形状尺寸、角度及位置，特别是精密零部件的微观检测和质量控制。可将测量数据直接输入到CAD类软件中，成为完整的工程图，图形可生成各种通用的图形文档，也可输出到Word、Excel中，进行统计分析。
然而，现有的非接触式影像测量仪还存在刚度不够，应用一段时间后各个承载机构发生形变，从而影像检测的精度；且传动系统精度不高，或者高精度但结构过于复杂；同时，影像测量仪需要与外界通过传输线连接输出图像等数据，导致在结构上需要设置大量的连接线，影像装置的结构设计，并且容易造成线的损坏，且不利于影像测量仪的位置调整和镜头的更换；并且，检测到的图像不能及时地转换成工程图，往往要经过大量的处理，过程耗时，且需要人工不断地进行干预设置。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种非接触式影像检测仪的检测方法，通过在影像测量仪的可视范围内设置标尺，并通过变换影像测量仪相对于工件的视角，获取至少两个视角的影像，计算机软件通过灰度换算和特征拾取，确定工件的三维结构，并通过与标尺的对比，获得其尺寸信息，在三维处理软件中生成三维模型，进一步可以通过三维模型生成各个平面的工程视图。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种非接触式影像检测仪的检测方法，通过在影像测量仪的可视范围内设置标尺，并通过横梁传动系统和水平驱动机构变换影像测量仪相对于工件的视角，获取至少两个视角的工件影像；计算机软件通过灰度换算和特征拾取，在所述工件影像的基础上确定工件的三维结构，并通过与所述标尺的对比，获得其尺寸信息；在三维处理软件中生成三维模型，进一步可以通过三维模型生成所述工件各个平面的工程视图。
优选地，所述影像测量仪包括检测摄像机，所述检测摄像机上且靠近所述摄像头部的位置设置有罩体，所述罩体的中部设置有穿孔，所述摄像头部位于所述穿孔中，所述罩体的内表面上设置有若干照明灯珠，且所述摄像机内设置有无线发射模块，所述无线发射模块与外界显示器的无线模块无线连接。
优选地，所述影像测量仪安装于机械主体上，所述机械主体包括底座，所属底座由高精密大理石底板、第一高精密大理石面板和电控柜构成，所述底座上设置有水平承载平台，所述水平承载平台由密封性防尘罩和第二高精密大理石面板组成，所述水平承载平台上设置有高精密大理石立柱、电脑软件识别程序和两条相互平行的第一高精密滑轨和第二高精密滑轨，所述第一高精密滑轨和第二高精密滑轨上设有高精密玻璃台板，所述高精密大理石立柱上支撑有高精密大理石横梁，所述高精密大理石横梁内设有与所述高精密玻璃台板平行的第三高精密滑轨，所述第三高精密滑轨连接有沿着竖直方向可升降运动的影像测量仪。
优选地，所述机械主体还包括横梁传动系统，所述横梁传动系统包括高精密大理石横梁，所述高精密大理石横梁的一个侧面向内开有槽体，所述槽体两端的凸起处安装有相互平行的两条第三高精密滑轨，所述两条第三高精密滑轨与第一滑块配合，所述第一滑块连接第一滑块安装板，所述第一滑块安装板表面安装有影像测量仪安装板，且所述第一滑块安装板顶部与其垂直安装有第一连接板，所述第一连接板的另一端连接螺母安装板，其上安装有第一螺母，所述第一螺母与第一丝杠配合，所述第一丝杠安装于第一马达固定座和第一丝杠安装座之间，所述第一马达固定座内固定有第一马达，所述第一马达与所述第一丝杠连接。
优选地，所述机械主体还包括水平驱动机构，所述水平驱动机构包括水平承载板，所述水平承载板上设置有相互平行的第一高精密滑轨和第二高精密滑轨，以及支撑杆，所述支撑杆上设置有玻璃台板安装框架，另外所述水平承载板上还设置有第二丝杠安装座、第二马达固定座，所述第二马达固定座上固定有第二马达，第二丝杠两端分别安装于所述第二丝杠安装座和第二马达固定座上，所述第二丝杠与第二螺母配合，所述第二螺母安装于第二连接板上，所述第二连接板两端上侧分别连接高精密大理石立柱、下侧分别通过第二滑块安装板以及第二滑块与所述第一高精密滑轨和第二高精密滑轨连接。
优选地，所述标尺可以设置多种不同尺寸和形状的标准标尺。
优选地，可以采集多张所述工件不同视角的影像，并进行计算机处理，所处理的影像越多，相应的三维模型精度越高。
本发明可以实现以下有益效果：
1.机械主体结构紧密，各个配合部分精度高，大理石横梁承载能力强，不易发生形变，保证了测量的搞精度；
2.水平传动机构通过丝杠螺母传动保证了传动的平稳，并且整体结构通过导轨和滑块配合导向，精度高、结构简单；
3.横梁驱动机构通过一个与大理石横梁截面相匹配的门型结构在矩形截面的大理石横梁上进行导向配合，保证了横梁上的影像测量仪的高精度导向和定位；
4.影像测量仪采用无线模块与外界显示装置等通信，节约了连接线，方便布置装置的各个模块，并且便于调整影像测量仪的位置和更换镜头；并且本发明的检测方法能够快速提供准确的工件三维模型，便于生成各种工程图。
附图说明
图1为本发明非接触式影像检测仪的检测方法涉及的机械主体的空间立体视图；
图2为本发明非接触式影像检测仪的检测方法涉及的横梁传动系统和水平驱动机构的拆解视图；
图3为本发明非接触式影像检测仪的检测方法涉及的横梁传动系统和水平驱动机构的另一角度的拆解视图；
图4为本发明非接触式影像检测仪的检测方法涉及的影像测量仪的视图；
图中，1-高精密大理石横梁，2-影像测量仪，3-密封性防尘罩，4-电脑软件识别程序，5-第一高精密滑轨，6-第二高精密大理石面板，7-第一高精密大理石面板，8-高精密大理石底板，9-电控柜，10-高精密玻璃台板，11-第二高精密滑轨，12-高精密大理石立柱，13-第三高精密滑轨，201-影像测量仪安装板，202-第一连接板，203-第一螺母安装板，204-第一螺母，205-第一马达，206-第一马达固定座，207-第一丝杠，208-第一丝杠安装座，209-第一滑块安装板，301-第二丝杠，302-第二马达，303-第二螺母，304-第二马达固定座，305-第二丝杠安装座，306-第二连接板，307-第二滑块安装板，308-第二滑块，14-水平承载板，15-支撑杆，16-玻璃台板安装框架,71-摄像机，72-安装块，73-罩体，74-摄像头部，75-穹形面，76-穿孔。
具体实施方式
下面结合附图进一步详细描述本发明的技术方案，但本发明的保护范围不局限于以下实施例。
如附图1-4所示，通过在影像测量仪2的可视范围内设置标尺，并通过横梁传动系统和水平驱动机构变换影像测量仪2相对于工件的视角，获取至少两个视角的工件影像；计算机软件通过灰度换算和特征拾取，在所述工件影像的基础上确定工件的三维结构，并通过与所述标尺的对比，获得其尺寸信息；在三维处理软件中生成三维模型，进一步可以通过三维模型生成所述工件各个平面的工程视图。所述影像测量仪2安装于机械主体上，所述机械主体包括底座，所述底座由高精密大理石底板8、第一高精密大理石面板7和电控柜9构成，所述底座上设置有水平承载平台，所述水平承载平台由密封性防尘罩3和第二高精密大理石面板6组成，所述水平承载平台上设置有高精密大理石立柱12、电脑软件识别程序4和两条相互平行的第一高精密滑轨5和第二高精密滑轨11，所述第一高精密滑轨5和第二高精密滑轨11上设有高精密玻璃台板10，所述高精密大理石立柱12上支撑有高精密大理石横梁1，所述高精密大理石横梁1内设有与所述高精密玻璃台板10平行的第三高精密滑轨13，所述第三高精密滑轨13连接有沿着竖直方向可升降运动的影像测量仪2。所述影像测量仪2包括检测摄像机71，所述检测摄像机71上且靠近所述摄像头部74的位置设置有罩体73，所述罩体73的中部设置有穿孔76，所述摄像头部74位于所述穿孔76中，所述罩体73的内表面上设置有若干照明灯珠77，且所述摄像机71内设置有无线发射模块，所述无线发射模块与外界显示器的无线模块无线连接。采用本发明的支撑主体为高精密大理石材料的机械主体，能够保证传动和承载系统的整体抗压能力，保证检测装置在使用一定的时间之后依然不会发生变形，保证非接触式影像测量的精度。所述横梁传动系统包括高精密大理石横梁1，所述高精密大理石横梁1的一个侧面向内开有槽体，所述槽体两端的凸起处安装有相互平行的两条第三高精密滑轨13，所述两条第三高精密滑轨13与第一滑块配合，所述第一滑块连接第一滑块安装板209，所述第一滑块安装板209表面安装有影像测量仪安装板201，且所述第一滑块安装板209顶部与其垂直安装有第一连接板202，所述第一连接板202的另一端连接螺母安装板203，其上安装有第一螺母204，所述第一螺母204与第一丝杠207配合，所述第一丝杠207安装于第一马达固定座206和第一丝杠安装座208之间，所述第一马达固定座206内固定有第一马达205，所述第一马达205与所述第一丝杠207连接。所述水平驱动机构包括水平承载板14，所述水平承载板14上设置有相互平行的第一高精密滑轨5和第二高精密滑轨11，以及支撑杆15，所述支撑杆15上设置有玻璃台板安装框架16，另外所述水平承载板14上还设置有第二丝杠安装座305、第二马达固定座304，所述第二马达固定座304上固定有第二马达302，第二丝杠301两端分别安装于所述第二丝杠安装座305和第二马达固定座304上，所述第二丝杠301与第二螺母303配合，所述第二螺母303安装于第二连接板306上，所述第二连接板306两端上侧分别连接高精密大理石立柱12、下侧分别通过第二滑块安装板307以及第二滑块308与所述第一高精密滑轨5和第二高精密滑轨11连接。
进一步地，所述第三高精密滑轨13的数量为2，且相互平行设置。所述第一大理石面板7和第二大理石面板6的数量分别为4块，且各自围成长方体形状。所述影像测量仪2通过滑块与所述第三高精密滑轨13配合，并沿着平行于所述高精密玻璃台板10的方向运动。所述影像测量仪2内设置有可沿着竖直Z轴方向垂直升降的导轨和滑块机构。所述电脑软件识别程序4为PC机，该PC机可以为一体式的台式机、也可以为笔记本电脑的形式，其集成安装于一个所述高精密大理石立柱12上，能够实时地通过PC的显示器显示所检测工件的工程视图，帮助工程技术人员快速获得零件的细节特征，当然，将检测得到的数据导出到其他可移动设备进行浏览和统计也是可以通过所述的PC机实现的。
进一步地，所述每条第三高精密滑轨13与两个第一滑块配合连接。所述第一连接板202、螺母安装板203和第一滑块安装板209围成一段开口的矩形形状，其界面形状与所述高精密大理石横梁1的截面形状相匹配。所述第一丝杠207与所述第一马达固定座206和所述第一丝杠安装座208之间通过轴承连接。所述影像测量仪安装板201上可拆卸地连接有影像探测系统。所述影像探测系统包括光学显微镜和CCD摄像系统。所述第一马达205为可编程控制马达，其通过两条电连接线与外界控制装置相连，方便对其实现自动化控制，并且可以连接光电编码器等位置传感器，当特定位置传感器触发时，特定的控制程序驱动第一马达进行特定的转动，带动所述第一丝杠207转动，进一步驱动所述第一螺母204带动所述第一滑块安装板209进行特定的沿着所述高精密大理石横梁1的直线运动。
进一步地，所述每一侧的第二滑块308的数量均为2个。所述第二丝杠301与第二丝杠安装座305和第二马达固定座304之间通过轴承连接。所述第二马达302为可编程控制马达，其通过两根控制线与外界控制装置连接。所述支撑杆15的数量在设置有所述第二马达固定座304的一侧为2个，在所述水平承载板14的另一侧为3个。所述支撑杆15在所述第二马达固定座304一侧的两个位于所述水平承载板14的两端，另一侧3个呈均匀分布。
以上所述实施例仅表达了本发明的具体实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些均落入本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种非接触式影像检测仪的检测方法，其特征在于：通过在影像测量仪(2)的可视范围内设置标尺，并通过横梁传动系统和水平驱动机构变换影像测量仪(2)相对于工件的视角，获取至少两个视角的工件影像；计算机软件通过灰度换算和特征拾取，在所述工件影像的基础上确定工件的三维结构，并通过与所述标尺的对比，获得其尺寸信息；在三维处理软件中生成三维模型，进一步可以通过三维模型生成所述工件各个平面的工程视图。
2.如权利要求1所述的一种非接触式影像检测仪的检测方法，其特征在于：所述影像测量仪(2)包括检测摄像机(71)，所述检测摄像机(71)上且靠近所述摄像头部(74)的位置设置有罩体(73)，所述罩体(73)的中部设置有穿孔(76)，所述摄像头部(74)位于所述穿孔(76)中，所述罩体(73)的内表面上设置有若干照明灯珠，且所述摄像机(71)内设置有无线发射模块，所述无线发射模块与外界显示器的无线模块无线连接。
3.如权利要求2所述的一种非接触式影像检测仪的检测方法，其特征在于；所述影像测量仪(2)安装于机械主体上，所述机械主体包括底座，所属底座由高精密大理石底板(8)、第一高精密大理石面板(7)和电控柜(9)构成，所述底座上设置有水平承载平台，所述水平承载平台由密封性防尘罩(3)和第二高精密大理石面板(6)组成，所述水平承载平台上设置有高精密大理石立柱(12)、电脑软件识别程序(4)和两条相互平行的第一高精密滑轨(5)和第二高精密滑轨(11)，所述第一高精密滑轨(5)和第二高精密滑轨(11)上设有高精密玻璃台板(10)，所述高精密大理石立柱(12)上支撑有高精密大理石横梁(1)，所述高精密大理石横梁(1)内设有与所述高精密玻璃台板(10)平行的第三高精密滑轨(13)，所述第三高精密滑轨(13)连接有沿着竖直方向可升降运动的影像测量仪(2)。
4.如权利要求3所述的一种非接触式影像检测仪的检测方法，其特征在于：所述机械主体还包括横梁传动系统，所述横梁传动系统包括高精密大理石横梁(1)，所述高精密大理石横梁(1)的一个侧面向内开有槽体，所述槽体两端的凸起处安装有相互平行的两条第三高精密滑轨(13)，所述两条第三高精密滑轨(13)与第一滑块配合，所述第一滑块连接第一滑块安装板(209)，所述第一滑块安装板(209)表面安装有影像测量仪安装板(201)，且所述第一滑块安装板(209)顶部与其垂直安装有第一连接板(202)，所述第一连接板(202)的另一端连接螺母安装板(203)，其上安装有第一螺母(204)，所述第一螺母(204)与第一丝杠(207)配合，所述第一丝杠(207)安装于第一马达固定座(206)和第一丝杠安装座(208)之间，所述第一马达固定座(206)内固定有第一马达(205)，所述第一马达(205)与所述第一丝杠(207)连接。
5.如权利要求4所述的一种非接触式影像检测仪的检测方法，其特征在于：所述机械主体还包括水平驱动机构，所述水平驱动机构包括水平承载板(14)，所述水平承载板(14)上设置有相互平行的第一高精密滑轨(5)和第二高精密滑轨(11)，以及支撑杆(15)，所述支撑杆(15)上设置有玻璃台板安装框架(16)，另外所述水平承载板(14)上还设置有第二丝杠安装座(305)、第二马达固定座(304)，所述第二马达固定座(304)上固定有第二马达(302)，第二丝杠(301)两端分别安装于所述第二丝杠安装座(305)和第二马达固定座(304)上，所述第二丝杠(301)与第二螺母(303)配合，所述第二螺母(303)安装于第二连接板(306)上，所述第二连接板(306)两端上侧分别连接高精密大理石立柱(12)、下侧分别通过第二滑块安装板(307)以及第二滑块(308)与所述第一高精密滑轨(5)和第二高精密滑轨(11)连接。
6.如权利要求1所述的一种非接触式影像检测仪的检测方法，其特征在于：所述标尺可以设置多种不同尺寸和形状的标准标尺。
7.如权利要求1所述的一种非接触式影像检测仪的检测方法，其特征在于：可以采集多张所述工件不同视角的影像，并进行计算机处理，所处理的影像越多，相应的三维模型精度越高。
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