CN109297985B - 成像相机辅助监测定位装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种成像相机辅助监测定位装置，包括成像和图像采集组件、相机控制组件和装置盒；成像组件包括两个视场正交的成像相机，微球夹持过程中，通过相机控制组件控制相机，分别对微球的水平和竖直方向进行成像，以监测微球的夹持位置；通过计算机采集微球绕旋转轴旋转一周的若干幅图像，并进行处理得到微球旋转轨迹，根据轨迹得到轨迹圆中心，定位出旋转轴线位置。本发明设计合理，结构简单紧凑，结构简单紧凑，轴线定位方法直观便捷并且十分精确，解决了人工监测定位导致的精度不足，误差较大的问题。

Description

成像相机辅助监测定位装置
技术领域
本发明属于微球监测测量领域，具体涉及一种成像相机辅助监测定位装置。
背景技术
相机成像监测已经广泛应用于社会和科学中各个领域，它是光学成像与电子工程的结合。借助于计算机技术，可以实现视频图像的采集、处理，也可以辅助人工观察监测，最终实现快速、准确的定位。
微球表面缺陷的检测是一种超高精度的测量，这就要求微球能够精确的吸附于吸嘴中心轴线上。在微球控制系统中，微球通过负压吸嘴来固定并控制其移动和翻转，在其测量前的固定过程中，传统方法都是通过人眼观察来定位出负压吸嘴控制系统的转轴线，再将微球吸附其上。人眼观察定位的方法虽然直接又便捷，但是这会导致吸嘴转轴线的定位精度十分之低，微球偏离吸嘴旋转轴线，在其缺陷检测过程中，吸嘴自转会导致微球偏离检测光路中心，最终使得无法进行测量。
发明内容
本发明的目的在于提供一种成像相机辅助监测定位装置，解决了人工监测定位精度低的问题，降低了微球测试过程中系统的移动装调误差。
实现本发明目的的技术解决方案为：一种成像相机辅助监测定位装置，包括成像和图像采集组件、相机控制组件以及装置盒，成像和图像采集组件、相机控制组件均设置在装置盒内，成像和图像采集组件包括第一成像相机、第二成像相机、反射镜和USB Hub，所述相机控制组件包括手动平移台，所述装置盒包括第一长方形盒体和第二长方形盒体，第一长方形盒体的长度大于第二长方形盒体长度，第一长方形盒体固定在第二长方形盒体顶面，且两者连接面的两个长边重合一个短边重合，使得第二长方形盒体的短边所在的竖直平面与第一长方形盒体伸出第二长方形盒体的底面形成台阶面，构成台阶面的两个面上设有第一通光孔和第二通光孔，第一长方形盒体和第二长方形盒体内腔相通，形成倒置的L形空腔，手动平移台固定在L形空腔内，第一成像相机、第二成像相机和USB Hub均固定在手动平移台上，USB Hub伸出装置盒外壁，通过USB连接其他设备，第一成像相机位于第一长方形盒体内，第二成像相机位于第二长方形盒体内，手动平移台的纵向平移旋钮自第一长方形盒体顶面伸出，横向平移旋钮自第二长方形盒体的侧壁伸出，反射镜设置在第一长方形盒体内，且第二通光孔位于反射镜的入射光路上，第一成像相机位于反射镜的出射光路上，第二成像相机与第一通光孔共中心轴线。
所述反射镜与第二通光孔的中心轴线呈45°角，使得第一成像相机和第二成像相机形成正交的视场。
所述第一成像相机与待测微球的水平距离比第二成像相机与待测微球的水平距离近。
本发明与现有技术相比，其显著优点在于：（1）采用视场正交的两个成像相机辅助观察微球，能更加直观便捷地监测微球与吸嘴的相对位置。
（2）采用的定位水平和竖直旋转中心轴线位置的方法，无需手动操作便能快速并精确地定位出中心轴线位置。
（3）装置设计合理，结构简单紧凑，定位方法直观便捷并且十分精确，解决了人工监测定位的不足，降低了微球测试过程中系统的移动装调误差。
附图说明
图1为本发明成像相机辅助监测定位装置的结构示意图。
图2为本发明实施例中监测和定位示意图。
图3为本发明微球旋转轨迹示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细描述。
结合图1，一种成像相机辅助监测定位装置，包括成像和图像采集组件、相机控制组件以及装置盒，成像和图像采集组件、相机控制组件均设置在装置盒内，成像和图像采集组件包括第一成像相机1、第二成像相机2、反射镜3和USB Hub4，所述相机控制组件包括手动平移台5，所述装置盒包括第一长方形盒体和第二长方形盒体，第一长方形盒体的长度大于第二长方形盒体长度，第一长方形盒体固定在第二长方形盒体顶面，且两者连接面的两个长边重合一个短边重合，使得第二长方形盒体的短边所在的竖直平面与第一长方形盒体伸出第二长方形盒体的底面形成台阶面，构成台阶面的两个面上设有第一通光孔8和第二通光孔9，第一长方形盒体和第二长方形盒体内腔相通，形成倒置的L形空腔，手动平移台5固定在L形空腔内，第一成像相机1、第二成像相机2和USB Hub4均固定在手动平移台5上，USB Hub4伸出装置盒外壁，通过USB连接计算机，用于处理通过第一成像相机1和第二成像相机2采集到的若干幅图像，第一成像相机1位于第一长方形盒体内，第二成像相机2位于第二长方形盒体内，手动平移台5的纵向平移旋钮6自第一长方形盒体顶面伸出，横向平移旋钮7自第二长方形盒体的侧壁伸出，反射镜3设置在第一长方形盒体内，且第二通光孔9位于反射镜3的入射光路上，第一成像相机1位于反射镜3的出射光路上，第二成像相机2与第一通光孔8共中心轴线。
所述反射镜3与第二通光孔9的中心轴线呈45°角，使得第一成像相机1和第二成像相机2形成正交的视场。
所述第一成像相机1与待测微球的水平距离比第二成像相机2与待测微球的水平距离近。
其中第一长方形盒体和第二长方形盒体采用一体制造。
结合图2，以本发明所述的成像相机辅助监测定位装置监测微球控制系统中微球和负压吸嘴位置为例，说明本发明的监测定位方法。
采用水平负压吸嘴10、竖直负压吸嘴11和待测微球，微球直径不超过2mm的球。
所述第一成像相机1监测竖直方向，微球的像经第二通光孔9再经反射镜3使光路折转90°成像在第一成像相机1上，所述第二成像相机2监测水平方向，微球的像经第一通光孔8成像在第二成像相机2上，调整横向平移旋钮7和纵向平移旋钮6，使微球成像在第一成像相机1和第二成像相机2的视场中央，形成两个正交的视场，通过正交视场监测到的图像，可以观测到微球与吸嘴的相对位置从而粗略监测出微球是否定位在理想的位置。
所述水平负压吸嘴10吸住微球并控制其绕水平负压吸嘴10所在水平轴旋转一周，所述第二成像相机2在水平负压吸嘴10旋转过程中采集若干幅图像，所采集的每一幅图像经过计算机处理得出微球与背景的二值图像并标记出球心，再将所述处理得到的图像相叠加在一起便可得到微球旋转轨迹图像，若所标记的微球球心轨迹为一个点，则其精确置于水平负压吸嘴10旋转轴线上，若所标记的球心轨迹为一个圆，如图3所示，则可根据球心轨迹计算出圆心位置，便可定位出水平负压吸嘴10旋转轴线位置，即水平方向旋转轴线便可精确定位出来；同样，精确监测与定位竖直方向旋转轴线位置时，竖直负压吸嘴11吸住微球并控制其绕竖直负压吸嘴11所在竖直轴旋转一周，所述第一成像相机1在旋转过程中采集若干幅图像，经上述同样方法处理，便可精确监测微球夹持精度与定位竖直旋转轴线位置。

Claims (3)

1.一种成像相机辅助监测定位装置，其特征在于：包括成像和图像采集组件、相机控制组件以及装置盒，成像和图像采集组件、相机控制组件均设置在装置盒内，成像和图像采集组件包括第一成像相机（1）、第二成像相机（2）、反射镜（3）和USB Hub（4），所述相机控制组件包括手动平移台（5），所述装置盒包括第一长方形盒体和第二长方形盒体，第一长方形盒体的长度大于第二长方形盒体长度，第一长方形盒体固定在第二长方形盒体顶面，且两者连接面的两个长边重合以及一个短边重合，使得第二长方形盒体的另一个短边所在的竖直平面与第一长方形盒体伸出第二长方形盒体的底面形成台阶面，构成台阶面的两个面上设有第一通光孔（8）和第二通光孔（9），第一长方形盒体和第二长方形盒体内腔相通，形成倒置的L形空腔，手动平移台（5）固定在L形空腔内，第一成像相机（1）、第二成像相机（2）和USBHub（4）均固定在手动平移台（5）上，USB Hub（4）伸出装置盒外壁，通过USB连接其他设备，第一成像相机（1）位于第一长方形盒体内，第二成像相机（2）位于第二长方形盒体内，手动平移台（5）的纵向平移旋钮（6）自第一长方形盒体顶面伸出，横向平移旋钮（7）自第二长方形盒体的侧壁伸出，反射镜（3）设置在第一长方形盒体内，且第二通光孔（9）位于反射镜（3）的入射光路上，第一成像相机（1）位于反射镜（3）的出射光路上，第二成像相机（2）与第一通光孔（8）共中心轴线，使微球成像在第一成像相机（1）和第二成像相机（2）的视场中央。
2.根据权利要求1所述的成像相机辅助监测定位装置，其特征在于：所述反射镜（3）与第二通光孔（9）的中心轴线呈45°角，使得第一成像相机（1）和第二成像相机（2）形成正交的视场。
3.根据权利要求1或2所述的成像相机辅助监测定位装置，其特征在于：第一成像相机（1）与待测微球的水平距离比第二成像相机（2）与待测微球的水平距离近。
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