CN109883322A - 一种轴检仪图像采集系统及其图像采集方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种轴检仪图像采集系统及其图像采集方法，包括基座、运动平移台和待测工件固定架，运动平移台设置在基座背面，待测工件固定架设置在基座正面，运动平移台连接有支撑架，支撑架两端分别设有镜头支撑架和光源支撑架，镜头支撑架和光源支撑架相互对称，镜头支撑架上固定有相机，光源支撑架上固定有光源，相机的镜头与光源呈中心平行相对；还包括PC机、运动控制器及图像处理器，PC机分别与运动控制器和图像处理器电连接，运动控制器与运动平移台电连接，图像处理器与相机电连接。本发明可测量的参数齐全、自动化程度高，利用图像处理技术对轴类零件进行参数测量，不仅测量精度高，而且避免了因接触零件而造成损伤。

Description

一种轴检仪图像采集系统及其图像采集方法

技术领域

本发明涉及轴类零件检测技术领域，特别涉及一种轴检仪图像采集系统及其图像采集方法。

背景技术

机械产品零件的质量包括尺寸精度、形位精度、表面粗糙度及热处理缺陷等，其中零件主要尺寸精度是体现机械产品质量最基本的内容。轴类零件广泛应用于机械、汽车、机电等行业中，轴类零件的加工精度直接影响了产品的加工质量，对轴类零件检测显得尤为重要。目前，对于轴类零件的测量方法分为接触式测量和非接触式测量，采用接触式测量，工作强度大、效率低、很难实现在线测量，非接触式测量克服了接触式测量的上述缺陷，但大多数非接触式测量的测量任务类型较少，未能完全解决轴类零件参数测量的需求，同时测量的精度和效率达不到预期效果。

发明内容

为了克服背景技术中的缺陷，本发明提供一种轴检仪图像采集系统及其图像采集方法。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：一种轴检仪图像采集系统，包括基座、运动平移台和待测工件固定架，所述运动平移台设置在基座的背部，所述待测工件固定架设置在基座的正面，所述运动平移台连接有支撑架，在所述支撑架的两端分别设有镜头支撑架和光源支撑架，所述镜头支撑架和光源支撑架相互对称，所述镜头支撑架上固定有相机，所述光源支撑架上固定有光源，所述相机的镜头与光源呈中心同轴相对；

还包括PC机、运动控制器及图像处理器，所述PC机分别与运动控制器和图像处理器电连接，所述运动控制器与运动平移台电连接，所述图像处理器与相机电连接。

在上述方案中，所述运动平移台为电动平移台。

在上述方案中，所述相机为CCD工业相机。

在上述方案中，所述运动控制器为PLC控制器。

在上述方案中，所述图像处理器为具有图像拼接功能的图像处理器。

在上述方案中，所述光源为平行背光源。

一种轴检仪图像采集系统的图像采集方法，包括以下步骤：

步骤一：将待测工件固定在待测工件固定架指定的夹具中，并调整待测工件的方向；

步骤二：取下相机的镜头盖，打开PC机、光源相机及运动控制器，令待测工件位于光源的平行光束中心，并使光源发出的光束与待测工件垂直正交；

步骤三：打开PC机中的可视化控制程序，点击初始化按钮对系统进行初始化，同时启动实时监控程序，将待测工件的实时图像反馈在PC机中：

即通过PC机控制运动控制器驱动运动平移台移动，带动相机和光源回到零点位置，所述零点位置为初始测量位置，再勾选PC机的操作界面上的实时显示选项，这样在后续图像采集过程中，相机会实时的将当前拍摄到的待测工件部分影像显示在用户界面；

步骤四、设置工位

通过在PC机的操作界面上输入数值来控制运动控制器驱动运动平移台的前进距离，并根据相机拍摄到的实时图像调整前进的距离，并在所需要的地方设置相应工位并保存，所述工位通常设置在待测工件截面发生变化之处；与此同时，通过相机拍取待测工件当前设定好的工位处的图像；

步骤五、重复第四步操作，完成所有工位的设置以及各工位处的工件图像拍摄，即完成待测工件的图像采集工作。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：1、本发明可测量的参数包括直径、直倒角、圆倒角、两直线夹角、长度、点到线的水平向投影、点与点的水平向投影以及点与点的垂直向投影，测量参数齐全，满足用户的不同需求；2、本发明采用非接触式测量，能防止因接触对轴类零件造成的损伤；3、本发明自动化程度高，尽可能地减少了人工操作部分，能够有效避免人为因素造成的测量误差。

附图说明

图1为本发明轴检仪图像采集系统的系统原理示意图；

图2为本发明轴检仪图像采集系统中机械部分的俯视示意图；

图3为图2中相机与光源处于初始测量位置时的机械部分侧视图；

图4为图2中相机与光源处于测量过程中的机械部分侧视图；

图5为图2中相机与光源处于测量完成后的机械部分侧视图；

图6为本发明轴检仪图像采集系统的测量工序流程图。

图中：1、基座；2、运动平移台；3、支撑架；3a、镜头支撑架；3b、光源支撑架；4、相机；5、光源；6、待测工件固定架；7、PC机；8、运动控制器；9、图像处理器；10、待测工件。

具体实施方式

参阅如图1和图2所示，为本发明轴检仪图像采集系统的具体实施例，其包括基座1、运动平移台2和待测工件固定架6，运动平移台2设置在基座1的背部，待测工件固定架6设置在基座1的正面，运动平移台2连接有支撑架3，在支撑架3的左端设有镜头支撑架3a，右端设有光源支撑架3b，镜头支撑架3a和光源支撑架3b相对于基座1相互对称，在镜头支撑架3a上固定有相机4，在光源支撑架3b上固定有光源5，相机4的镜头与光源5呈中心同轴相对；

还包括PC机7、运动控制器8及图像处理器9，PC机7分别与运动控制器8和图像处理器9电连接，运动控制器8与运动平移台2电连接，图像处理器9与相机4电连接。

其中，运动平移台2为电动平移台。

其中，相机4为CCD工业相机。

其中，运动控制器8为PLC控制器。

其中，图像处理器9为具体图像拼接功能的图像处理器。其中，光源5为平行背光源。

参阅图3至图5所示，为基于上述轴检仪图像采集系统实施例，进行图像采集的操作方法，其具体包括以下步骤：

步骤一：将待测工件10固定在待测工件固定架6指定的夹具中，并调整待测工件10的方向；

步骤二：取下相机4的镜头盖，打开PC机7、光源5相机4及运动控制器8，令待测工件10位于光源5的平行光束中心，并使光源5发出的光束与待测工件10垂直正交；

步骤三：打开PC机7中的可视化控制程序，点击初始化按钮对系统进行初始化，同时启动实时监控程序，将待测工件10的实时图像反馈在PC机7中：

即通过PC机7控制运动控制器8驱动运动平移台2移动，带动相机4和光源5回到零点位置，该零点位置为初始测量位置(如图3所示)，再勾选PC机7的操作界面上的实时显示选项，这样在后续图像采集过程中，相机4会实时的将当前拍摄到的待测工件10工件部分影像显示在用户界面；

步骤四、设置工位

通过在PC机7的操作界面上输入数值来控制运动控制器8驱动运动平移台2的前进距离，并根据相机4拍摄到的实时图像调整前进的距离，并在所需要的地方设置相应工位并保存，该工位通常设置在待测工件10截面发生变化之处；与此同时，通过相机4拍取待测工件10当前设定好的工位处的图像；

步骤五、重复第四步操作，完成所有工位的设置以及各工位处的工件图像拍摄，即完成待测工件10的图像采集工作。

如图6所示，为本发明轴检仪图像采集系统实施例的测量工序流程：在准备工作就绪后，首先打开PC机7的可视化控制程序，然后点击初始化按钮对系统进行初始化，同时启动实时监控程序，通过PC机7控制运动控制器8驱动运动平移台2移动，并带动相机4和光源5回到初始测量位置(如图3所示)，再勾选PC机7的操作界面上的实时显示选项，相机4会将当前拍摄到的待测工件10工件部分影像显示在用户界面，系统初始化完成；

系统初始化结束后，根据待测工件10的测量类型需要，在PC机7的操作界面上可以设置新的测量类型或选择已有的测量类型；

若系统中有与待测工件10匹配的测量类型，则需要在操作界面上选择已有的测量类型选项，再此测量选项下，可以在找到匹配的测量类型时，即可开始相应参数测量或形位测量和影像测量；

若系统中没有与待测工件10匹配的测量类型，则需要在操作界面上选择设置新的测量类型，在完成新的测量类型设定后，即可根据设定的测量类型开始相应参数测量或形位测量和影像测量；

在设置新的测量类型时：首先需要进行测量工位设置，通常选择轴类零件截面直径发生变化的位置作为测量工位，然后通过相机4依次获取待测工件10在各个测量工位处的图像，并经图像处理器9对各工位图像拼接处理后得到待测工件10完整轮廓图像并显示到PC机7中的界面上；接着在再获得待测工件10完整轮廓的基础上，根据需要测量的参数类型，设置相应的测量任务，系统中预设的测量任务的类型包括有直径、倒直角、倒圆角、两直线夹角、长度、点到线的水平向投影、点与点的水平向投影以及点与点的垂直向投影等；在测量任务设置完成后并保存设定的测量任务，即可正式启动控制程序开始测量。

其中，开始测量即通过运动控制器8接收到来自PC机7的指令，驱动运动平移台2运动，带动相机4和光源5从初始测量位置(如图3所示)开始向终点位置(如图5)移动，并按照设定好的测量任务类型，完成相应的测量，并将测量结果实时显示到PC机7的测量界面上；图4所示为参数测量过程中，相机4和光源5运动到轴的中间位置时的状态。

其中，在形位测量主要用于测量轴零件的同心度，需根据选择的工件类型输入工件的截面直径和实测直径计算出用户比例系数，并修改系统默认的比例系数；

其中，影像测量主要用于测量轴零件的轴轴向长度尺寸，其可利用运动平移台2行走的距离测量轴向长度尺寸，也可利用外接的光栅尺测量轴向长度尺寸，而测量结果可用作测量任务设定时的实测值。

最后，当所有测量工作完成后，保存所有测量结果，并将所有测量结果以表格的形式存入数据库，以便随时调用和查询，同时不合格的参数会被标记出来。

以上仅为本发明的实施方式，并非因此限制本发明的范围，凡是利用本发明的说明书内容所作的等效流程变换，或直接或间接应用在其他相关技术领域，均同理包含在本发明的专利保护范围内。

Claims (7)

1.一种轴检仪图像采集系统，其特征在于：包括基座(1)、运动平移台(2)和待测工件固定架(6)，所述运动平移台(2)设置在基座(1)的背面，所述待测工件固定架(6)设置在基座(1)的正面，所述运动平移台(2)连接有支撑架(3)，在所述支撑架(3)的两端分别设有镜头支撑架(3a)和光源支撑架(3b)，所述镜头支撑架(3a)和光源支撑架(3b)相互对称，所述镜头支撑架(3a)上固定有相机(4)，所述光源支撑架(3b)上固定有光源(5)，所述相机(4)的镜头与光源(5)呈中心同轴相对；

还包括PC机(7)、运动控制器(8)及图像处理器(9)，所述PC机(7)分别与运动控制器(8)和图像处理器(9)电连接，所述运动控制器(8)与运动平移台(2)电连接，所述图像处理器(9)与相机(4)电连接。

2.根据权利要求1所述的轴检仪图像采集系统，其特征在于：所述运动平移台(2)为电动平移台。

3.根据权利要求1所述的轴检仪图像采集系统，其特征在于：所述相机(4)为CCD工业相机。

4.根据权利要求1所述的轴检仪图像采集系统，其特征在于：所述运动控制器(8)为PLC控制器。

5.根据权利要求1所述的轴检仪图像采集系统，其特征在于：所述图像处理器(9)为具体图像拼接功能的图像处理器。

6.根据权利要求1所述的轴检仪图像采集系统，其特征在于：所述光源(5)为平行背光源。

7.一种轴检仪图像采集系统的图像采集方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：将待测工件(10)固定在待测工件固定架(6)指定的夹具中，并调整待测工件(10)的方向；

步骤二：取下相机(4)的镜头盖，打开PC机(7)、光源(5)相机(4)及运动控制器(8)，令待测工件(10)位于光源(5)的平行光束中心，并使光源(5)发出的光束与待测工件(10)垂直正交；

步骤三：打开PC机(7)中的可视化控制程序，点击初始化按钮对系统进行初始化，同时启动实时监控程序，将待测工件(10)的实时图像反馈在PC机(7)中：

即通过PC机(7)控制运动控制器(8)驱动运动平移台(2)移动，带动相机(4)和光源(5)回到零点位置，所述零点位置为初始测量位置，再勾选PC机(7)的操作界面上的实时显示选项，这样在后续图像采集过程中，相机(4)会实时的将当前拍摄到的待测工件(10)工件部分影像显示在用户界面；

步骤四、设置工位

通过在PC机(7)的操作界面上输入数值来控制运动控制器(8)驱动运动平移台(2)的前进距离，并根据相机拍摄到的实时图像调整前进的距离，并在所需要的地方设置相应工位并保存，所述工位通常设置在待测工件(10)截面发生变化之处；与此同时，通过相机(4)拍取待测工件(10)当前设定好的工位处的图像；

步骤五、重复第四步操作，完成所有工位的设置以及各工位处的工件图像拍摄，即完成待测工件(10)的图像采集工作。