CN110672035A - 一种视觉测量方法和装置 - Google Patents
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Abstract
本发明属于视觉测量技术领域，公开了一种视觉测量方法和装置，该视觉测量装置包括平行光源，所述平行光源通过一个点光源经过一组光学镜片后产生平行光束；待测产品，摆放在平行光束所照射的平度范围内；投影屏，正面接收平行光源照射零件后产生的轮廓投影；镜头，用于将投影屏上的物体轮廓投影会聚到相机靶面上；相机，固定安装在所述投影屏的背面，将图像转换成数字信息供计算机处理。本发明提供的物体轮廓测量的视觉测量方法和装置具有检测效率高、检测量程大、系统建造成本低、易于实施的优点。
Description
技术领域
本发明属于视觉测量技术领域，尤其涉及一种视觉测量方法和装置。
背景技术
目前，业内常用的现有技术是这样的：近年来，随着产业不断升级，工业生产对产品质量要求越来越高，对产品的尺寸、表面平整度等均提出了更高的要求。视觉测量作为一种非接触快速测量手段，由于能够对样品进行直接检测，因此，在工业生产及检测中得到了广泛应用。
目前市场上高精度视觉测量设备多采用远心光学系统，如附图1所示，利用远心光源提供准直的平行光束照射到零件上，将零件的轮廓投射到对向的远心镜头会聚后成像在相机靶面上。由于受限于光学特性，远心光学系统要求光学镜头的口径要大于零件的最大幅面才能满足测量要求，但是随着远心镜头尺寸的增加制造难度、制造精度、制造成本、设备体积将大幅增加，基于此，当前的远心测量系统多用于较小尺寸的零件测量，测量视野通常不大于100mmX100mm。因此，有必要提供一种新的视觉测量方法和装置解决上述技术问题。
综上所述，现有技术存在的问题是：随着远心镜头尺寸的增加制造难度、制造精度、制造成本、设备体积将大幅增加。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种视觉测量方法和装置。
本发明是这样实现的，一种视觉测量装置，包括平行光源，所述平行光源通过一个点光源经过一组光学镜片后产生平行光束；
待测产品，摆放在平行光束所照射的平度范围内；
投影屏，正面接收平行光源照射零件后产生的轮廓投影；
镜头，用于将投影屏上的物体轮廓投影会聚到相机靶面上；
相机，固定安装在所述投影屏的背面，将图像转换成数字信息供计算机处理。
进一步，所述镜头和相机与待测产品和平行光源分置于投影屏的两侧。
进一步，所述点光源发出高亮度光线经过一组光学镜片后产生平行光束，光束经过待测产品后产生一个跟产品轮廓1:1的阴影并投射在投影屏上。
进一步，所述相机和镜头置于投影屏的背面。
进一步，所述相机和镜头在成像范围内拍取投影屏上的图片信息并送给计算机处理，计算机软件经过图像预处理提取出轮廓的边界信息，然后经过测量算法计算后得到需要测量的宽度、高度、间距、直径信息。
本发明的另一目的在于提供一种实现项所述视觉测量装置的视觉测量方法其特征在于，该方法包括以下步骤：
步骤一、远心照明光源产生平行光束；
步骤二、平行光束经过待测产品生产包含产品轮廓信息的投影；
步骤三、相机镜头采集投影屏上的阴影图片；
步骤四、图像经过预处理提取阴影的边界；
步骤五、测量算法计算得到尺寸信息。
综上所述，本发明的优点及积极效果为：本发明提供的物体轮廓测量的视觉测量方法和装置具有检测效率高、检测量程大、系统建造成本低、易于实施的优点。
附图说明
图1是现有技术提供的轮廓测量装置结构示意图。
图2是本发明实施例提供的视觉测量装置的结构示意图。
图3是本发明实施例提供的待测产品轮廓投影在投影屏上效果图。
图4是本发明实施例提供的投影屏上的待测产品轮廓的投影。
图5是本发明实施例提供的投影屏上的视觉测量方法流程图。
图中：1、点光源；2、平行光源；3、相机；4、镜头；5、平行光束；6、待测产品；7、投影屏。
具体实施方式
为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下。
针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种视觉测量方法和装置，下面结合附图2至5对本发明作详细的描述。
该视觉测量方法和装置包括远心照明光源，所述的远心照明光源用于产生平行照明光束；投影屏，所述投影屏的正面用于接收远心照明光源照射零件后产生的轮廓投影；镜头，所述镜头用于将投影屏上的物体轮廓投影会聚到相机靶面上；相机，所述相机固定安装在所述投影屏的背面，将图像转换成数字信息供计算机处理。
远心照明光源产生的平行光束经过待测产品后，部分光线会被待测产品的轮廓所遮挡，由于平行光束不会改变传播方向，被待测产品遮挡的部分将以阴影1:1投射到投影屏上，这样做的目的是将一个三维的待测产品变换成一个二维的待测信息，使得测量简单化。此时只需要投影屏背后的镜头和相机采集投影屏上的阴影即可相应地测量得到待测产品的轮廓信息。镜头和相机采集的图像经过图像预处理算法的处理提取出阴影的边界，然后经过测量算法可以计算得到所需要的尺寸信息，如宽度、高度、间距、直径等。
本发明的视觉测量装置包括平行光源2、待测产品6、投影屏7、镜头4、相机3，其中平行光源2是通过一个高亮度点光源1经过一组光学镜片后产生平行光束5，由于光学特性平行光束5只有在一端长度范围内平度度最佳，此范围对应的测量精度最高，待测产品6即摆放在该范围内，在该范围相对平行光源2前后移动待测产品6的位置不会影响测量精度。镜头4和相机3与待测产品6和平行光源2分置于投影屏7的两侧。
工作时，点光源1发出高亮度光线经过一组光学镜片后产生平行光束5，光束经过待测产品6后产生一个跟产品轮廓1:1的阴影并投射在投影屏7上，投影屏7两侧都可以看到投影的轮廓阴影，为了避开待测产品的遮挡以及简化视觉测量系统的标定工作量，通常将采像的相机和镜头置于投影屏的背面。正如图2所示，置于投影屏背面的相机镜头在成像范围21内拍取投影屏上的图片信息并送给计算机处理，计算机软件经过图像预处理提取出轮廓的边界信息，然后经过测量算法计算后得到需要测量的信息，如宽度、高度、间距、直径等。
以上所述仅是对本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改，等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的范围内。
Claims (6)
1.一种视觉测量装置，其特征在于，所述视觉测量装置包括平行光源，所述平行光源通过一个点光源经过一组光学镜片后产生平行光束；
待测产品，摆放在平行光束所照射的平度范围内；
投影屏，正面接收平行光源照射零件后产生的轮廓投影；
镜头，用于将投影屏上的物体轮廓投影会聚到相机靶面上；
相机，固定安装在所述投影屏的背面，将图像转换成数字信息供计算机处理。
2.如权利要求1所述的视觉测量装置，其特征在于，所述镜头和相机与待测产品和平行光源分置于投影屏的两侧。
3.如权利要求1所述的视觉测量装置，其特征在于，所述点光源发出高亮度光线经过一组光学镜片后产生平行光束，光束经过待测产品后产生一个跟产品轮廓1:1的阴影并投射在投影屏上。
4.如权利要求1所述的视觉测量装置，其特征在于，所述相机和镜头置于投影屏的背面。
5.如权利要求1所述的视觉测量装置，其特征在于，所述相机和镜头在成像范围内拍取投影屏上的图片信息并送给计算机处理，计算机软件经过图像预处理提取出轮廓的边界信息，然后经过测量算法计算后得到需要测量的宽度、高度、间距、直径信息。
6.一种实现如权利要求1至5任意一项所述视觉测量装置的视觉测量方法其特征在于，该方法包括以下步骤：
步骤一、远心照明光源产生平行光束；
步骤二、平行光束经过待测产品生产包含产品轮廓信息的投影；
步骤三、相机镜头采集投影屏上的阴影图片；
步骤四、图像经过预处理提取阴影的边界；
步骤五、测量算法计算得到尺寸信息。
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