CN110887439A - 一种视觉测量装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种视觉测量装置，包括：光源组件、对针组件、光反射机构及视觉传感器；对针组件，包含：参考指针及待对齐指针，参考指针及待对齐指针沿垂直于水平面方向上下设置；光反射机构，用于将包含有参考指针及待对齐指针位置信息的光线反射至视觉传感器；视觉传感器，用于接收光线并成像。本发明的视觉测量装置能够减小安装空间及减少指针对齐的时间。

Description

一种视觉测量装置及方法

技术领域

本发明实施例涉及光学技术领域，尤其涉及一种视觉测量装置及方法。

背景技术

在一些应用场景中，指针工作一段时间后会累计机械累积机械误差，在此情况下需要和机台上固定的参考指针进行对齐，以便及时修正。作为空间的坐标点的确认，传统上的是通过两个二维视觉传感器联调修正，一个相机对XZ平面进行调校，一个相机对YZ平面进行调校。但两个相机联调工作算法上比较麻烦，对齐时间花费较多，以及两个相机，在机构安装空间上也存在较大限制。

发明内容

本发明实施例的目的在于提出一种视觉测量装置及方法，能够减小安装空间及减少指针对齐的时间。

为达此目的，本发明实施例采用以下技术方案：

第一方面，本发明实施例提供了一种视觉测量装置，包括：光源组件、对针组件、光反射机构及视觉传感器；

所述对针组件，包含：参考指针及待对齐指针，所述参考指针及所述待对齐指针沿垂直于水平面方向上下设置；

所述光反射机构，用于将包含有所述参考指针及所述待对齐指针位置信息的光线反射至视觉传感器；

所述视觉传感器，用于接收所述光线并成像。

进一步的，所述光反射机构包含第一光反射组件及第二光反射组件，所述第一光反射组件包含设置于所述视觉传感器与所述对针组件之间的光反射件，所述第二光反射组件包含在所述第一光反射组件两侧对称设置的光反射件；

所述第一光反射组件，用于将第二光反射组件反射的光线反射至所述视觉传感器；

所述第二光反射组件，用于将包含有所述参考指针及所述待对齐指针位置信息的光线反射至第一光反射组件。

进一步的，所述光源组件包括两个光源件，所述两个光源件以所述参考指针的中心轴线为对称轴对称设置于所述对针组件远离视觉传感器的一侧。

进一步的，所述光源件为背光源。

进一步的，所述参考指针在所述装置为固定设置，所述参考指针的位置为已知，所述待对齐指针设置于执行件上，以实现所述待对齐指针与所述参考指针对齐。

第二方面，本发明实施例提供了一种视觉测量方法，包括：

获取经过光线反射成像的包含有参考指针及待对齐指针位置信息的图像；

根据图像中的位置信息确定所述待对齐指针的真实位置。

进一步的，所述根据图像中的位置信息确定所述待对齐指针的真实位置之前还包括：

建立坐标系于视觉传感器的一侧；

其中，所述坐标系的第一轴垂直于成像平面，并指向远离所述视觉传感器的一侧；

所述坐标系的第二轴在水平面与所述第一轴垂直，并指向所述视觉传感器的另一侧；

所述坐标系的第三轴垂直于水平面；

所述根据图像中的位置信息确定所述待对齐指针的真实位置，包括：

根据图像中的位置信息确定所述待对齐指针在坐标轴的偏移。

进一步的，所述根据图像中的位置信息确定所述待对齐指针在坐标轴的偏移，包括：

根据两个待对齐指针之间的间距与两个参考指针之间的间距的大小关系确定所述待对齐指针在第一轴的偏移。

进一步的，所述根据两个待对齐指针之间的间距与两个参考指针之间的间距的大小关系确定所述待对齐指针在第一轴上的偏移，包括：

若两个待对齐指针之间的间距大于两个参考指针之间的间距，则所述待对齐指针向第一轴的正方向偏移；

若两个待对齐指针之间的间距小于两个参考指针之间的间距，则所述待对齐指针向第一轴的负方向偏移。

进一步的，所述根据图像中的位置信息确定所述待对齐指针在坐标轴的偏移，包括：

根据两个待对齐指针之间的间距与两个参考指针之间的间距的大小关系及所述待对齐指针相对于所述参考指针的方向确定所述待对齐指针在第二轴上的偏移。

进一步的，根据两个待对齐指针之间的间距与两个参考指针之间的间距的大小关系及所述待对齐指针相对于所述参考指针的方向确定所述待对齐指针在第二轴上的偏移，包括：

两个待对齐指针之间的间距等于两个参考指针之间的间距；

若所述待对齐指针相对于所述参考指针偏向左边，则所述待对齐指针向第二轴的正方向偏移；

若所述待对齐指针相对于所述参考指针偏向右边，则所述待对齐指针向第二轴的负方向偏移。

进一步的，所述方法还包括：

根据所述偏移确定所述待对齐指针的调整方向；

根据各元件的尺寸、安装位置及安装角度确定所述待对齐指针的调整量；

根据所述调整方向及所述调整量调整所述待对齐指针的位置，以使所述待对齐指针对齐于所述参考指针。

本发明实施例的有益效果为：

本发明实施例通过光源组件、对针组件及光反射机构之间的配合，能够减少视觉传感器的数量，从而减小安装空间；并且无需多个视觉传感器进行联调工作，能够减少对齐时间。

附图说明

图1是本发明实施例一提供的一种视觉测量装置的结构示意图。

图2是图1的工作状态的结构示意图。

图3是本发明实施例二提供的一种视觉测量方法的流程示意图。

图4是本发明实施例二提供的一种视觉测量方法中位于第一轴的正方向的成像图。

图5是图4的示意图。

图6是本发明实施例二提供的一种视觉测量方法中位于第一轴的负方向的成像图。

图7是图6的示意图。

图8是本发明实施例二提供的一种视觉测量方法中位于第二轴的正方向的成像图。

图9是图8的示意图。

图10是本发明实施例二提供的一种视觉测量方法中位于第二轴的负方向的成像图。

图11是图10的示意图。

图12是本发明实施例二提供的一种视觉测量方法中待对齐指针对齐后的成像图。

图13是图12的示意图。

图14是本发明实施例二提供的一种视觉测量方法中坐标轴偏移汇总后的示意图。

具体实施方式

为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面将结合附图对本发明实施例的技术方案作进一步的详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

实施例一

本实施例提供了一种视觉测量装置，能够减少视觉传感器的数量，从而减小安装空间；并且无需多个视觉传感器进行联调工作，能够减少对齐时间。

图1是本发明实施例一提供的一种视觉测量装置的结构示意图。以及图2是图1的工作状态的结构示意图。如图1及2所示，该测量装置包括：光源组件10、对针组件20、光反射机构及视觉传感器40。

所述光源组件10包括两个光源件，所述两个光源件以所述参考指针的中心轴线为对称轴对称设置于所述对针组件20远离视觉传感器40的一侧。在本实施例中，所述光源件为背光源，提供平行光线，使得后续成像图中对针组件20的情况更贴合实际。

所述对针组件20，包含：参考指针及待对齐指针，所述参考指针及所述待对齐指针沿垂直于水平面方向上下设置。

优选的，所述参考指针在视觉测量装置为固定设置，所述参考指针的位置为已知；所述待对齐指针设置于执行件上，以实现所述待对齐指针与所述参考指针对齐。

所述光反射机构，用于将包含有所述参考指针及所述待对齐指针位置信息的光线反射至视觉传感器40。

优选的，所述光反射机构包含第一光反射组件31及第二光反射组件32，所述第一光反射组件31包含设置于所述视觉传感器40与所述对针组件20之间的光反射件。所述第一光反射组件31，用于将第二光反射组件32反射的光线反射至所述视觉传感器40。该光反射件具有两面反射面，每一反射面各自反射一路光线，从而将第二光反射组件32反射的光线都反射至视觉传感器40。

所述第二光反射组件32包含在所述第一光反射组件31两侧对称设置的光反射件。所述第二光反射组件32，用于将包含有所述参考指针及所述待对齐指针位置信息的光线反射至第一光反射组件31。第二光反射组件32包含两个光反射件，两个光反射件各具有一面反射面，其中一个光反射件将其中一个光源件发出的光线反射至第一光反射组件中光反射件的其中一反射面上，及另一个光反射件将另一个光源件发出的光线反射至第一光反射组件中光反射件的另一反射面上。

在本实施例中，光反射件均选为反射棱镜。

所述视觉传感器40，用于接收所述光线并成像。该成像图为二维图像，包含XZ面图像及YZ面图像，从而该成像图包含两个对针组件20图像，分别位于成像图的左右两侧。

结合附图，详细叙述工作原理：两个光源件发出的光线经过对针组件20后出现了中间开窗，即参考指针及待对齐指针的位置处遮挡了光线从而使得在光反射件上对应位置呈现出暗场轮廓，而其他位置明场。然后经过第二光反射组件32，两个光反射件各自反射一路光线，接着两路光线各自被反射至中光反射件的反射面上，最后由视觉传感器40接收第一光反射组件31反射的光线并成像，进而获得成像图。

本实施例通过光源组件、对针组件及光反射机构之间的配合，能够减少视觉传感器的数量，从而减小安装空间；并且无需多个视觉传感器进行联调工作，能够减少对齐时间。

实施例二

本实施例提供了一种视觉测量方法，由上述实施例所述的视觉测量装置执行，能够通过视觉传感器形成的图像快速、准确得知对齐情况。

图3是本发明实施例二提供的一种视觉测量方法的流程示意图。如图3所示，该测量方法包括如下步骤：

S11，获取经过光线反射成像的包含有参考指针及待对齐指针位置信息的图像。

S12，建立坐标系于视觉传感器的一侧。

请继续参考图2，所述坐标系的第一轴在水平面垂直于成像平面，并指向远离所述视觉传感器的一侧；所述坐标系的第二轴在水平面与所述第一轴垂直，并指向视觉传感器的另一侧；所述坐标系的第三轴垂直于水平面。该坐标系为后续判断待对齐指针的位置提供基础。在本实施例中，第三轴的正方向位于成像平面所在侧；第一轴为X轴，第二轴为Y轴及第三轴为Z轴。

S13，根据图像中的位置信息确定所述待对齐指针的真实位置。

相应的，根据图像中的位置信息确定所述待对齐指针在坐标轴的偏移。

可选择的，根据两个待对齐指针之间的间距与两个参考指针之间的间距的大小关系确定所述待对齐指针在第一轴的偏移。

具体的，图4是本发明实施例二提供的一种视觉测量方法中位于第一轴的正方向的成像图。及图5是图4的示意图。如图4及5所示，若两个待对齐指针之间的间距大于两个参考指针之间的间距，则所述待对齐指针向第一轴的正方向偏移。待对齐指针在Y轴对齐于参考指针，在X轴向正方向偏移，需使待对齐指针向X轴的负方向移动。

图6是本发明实施例二提供的一种视觉测量方法中位于第一轴的负方向的成像图。及图7是图6的示意图。如图6及7所示，若两个待对齐指针之间的间距小于两个参考指针之间的间距，则所述待对齐指针向第一轴的负方向偏移。待对齐指针在Y轴对齐于参考指针，在X轴向负方向偏移，需使待对齐指针向X轴的正方向移动。

可选择的，根据两个待对齐指针之间的间距与两个参考指针之间的间距的大小关系及所述待对齐指针相对于所述参考指针的方向确定所述待对齐指针在第二轴上的偏移。

具体的，两个待对齐指针之间的间距等于两个参考指针之间的间距。

图8是本发明实施例二提供的一种视觉测量方法中位于第二轴的正方向的成像图。及图9是图8的示意图。如图8及9所示，若所述待对齐指针相对于所述参考指针偏向左边，则所述待对齐指针向第二轴的正方向偏移。待对齐指针在X轴对齐于参考指针，在Y轴向正方向偏移，需使待对齐指针向Y轴的负方向移动。

图10是本发明实施例二提供的一种视觉测量方法中位于第二轴的负方向的成像图。及图11是图10的示意图。如图10及11所示，若所述待对齐指针相对于所述参考指针偏向右边，则所述待对齐指针向第二轴的负方向偏移。待对齐指针在X轴对齐于参考指针，在Y轴向负方向偏移，需使待对齐指针向Y轴的正方向移动。

可选择的，既根据两个待对齐指针之间的间距与两个参考指针之间的间距的大小关系确定所述待对齐指针在第一轴的偏移；又根据两个待对齐指针之间的间距与两个参考指针之间的间距的大小关系及所述待对齐指针相对于所述参考指针的方向确定所述待对齐指针在第二轴上的偏移。

优选的，该方法还包括：S14，根据所述偏移确定所述待对齐指针的调整方向。当确定待对齐指针在各坐标轴上偏移，调整方向为偏移方向的相反方向。

S15，根据各元件的尺寸、安装位置及安装角度确定所述待对齐指针的调整量。当各元件的尺寸、安装位置及安装角度确定了，调整量也相应的确定了。

S16，根据所述调整方向及所述调整量调整待对齐指针的位置，以使所述待对齐指针对齐于所述参考指针。图12是本发明实施例二提供的一种视觉测量方法中待对齐指针对齐后的成像图。及图13是图12的示意图。如图12及13所示，对齐后，两个待对齐指针之间的间距等于两个参考指针之间的间距以及待对齐指针相对于参考指针没有偏向。

图14是本发明实施例二提供的一种视觉测量方法中坐标轴偏移汇总后的示意图。结合图14，叙述待对齐指针及参考指针在XY平面内的位置情况：越往X轴的正方向偏移，两个待对齐指针之间的间距也越大；越往X轴的负方向偏移，两个待对齐指针之间的间距也越小。越往Y轴的正方向偏移，待对齐指针相对于所述参考指针也越偏向左边；越往Y轴的负方向偏移，待对齐指针相对于所述参考指针也越偏向右边。

本实施例通过判断两个待对齐指针之间的间距与两个参考指针之间的间距的大小关系以及待对齐指针相对于参考指针的方向，能够快速、准确得知待对齐指针的位置，即对齐情况，从而能够及时调整待对齐指针的位置及减少对齐时间。

以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理。这些描述只是为了解释本发明的原理，而不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式，这些方式都将落入本发明的保护范围之内。

Claims (12)

1.一种视觉测量装置，其特征在于，包括：光源组件、对针组件、光反射机构及视觉传感器；

所述对针组件，包含：参考指针及待对齐指针，所述参考指针及所述待对齐指针沿垂直于水平面方向上下设置；

所述光反射机构，用于将包含有所述参考指针及所述待对齐指针位置信息的光线反射至视觉传感器；

所述视觉传感器，用于接收所述光线并成像。

2.根据权利要求1所述的视觉测量装置，其特征在于：所述光反射机构包含第一光反射组件及第二光反射组件，所述第一光反射组件包含设置于所述视觉传感器与所述对针组件之间的光反射件，所述第二光反射组件包含在所述第一光反射组件两侧对称设置的光反射件；

所述第一光反射组件，用于将第二光反射组件反射的光线反射至所述视觉传感器；

所述第二光反射组件，用于将包含有所述参考指针及所述待对齐指针位置信息的光线反射至第一光反射组件。

3.根据权利要求1所述的视觉测量装置，其特征在于：

所述光源组件包括两个光源件，所述两个光源件以所述参考指针的中心轴线为对称轴对称设置于所述对针组件远离视觉传感器的一侧。

4.根据权利要求3所述的视觉测量装置，其特征在于：所述光源件为背光源。

5.根据权利要求1所述的视觉测量装置，其特征在于：

所述参考指针在所述装置为固定设置，所述参考指针的位置为已知，所述待对齐指针设置于执行件上，以实现所述待对齐指针与所述参考指针对齐。

6.一种视觉测量方法，其特征在于，包括：

获取经过光线反射成像的包含有参考指针及待对齐指针位置信息的图像；

根据图像中的位置信息确定所述待对齐指针的真实位置。

7.根据权利要求6所述的视觉测量方法，其特征在于，所述根据图像中的位置信息确定所述待对齐指针的真实位置之前还包括：

建立坐标系于视觉传感器的一侧；

其中，所述坐标系的第一轴垂直于成像平面，并指向远离所述视觉传感器的一侧；

所述坐标系的第二轴在水平面与所述第一轴垂直，并指向所述视觉传感器的另一侧；

所述坐标系的第三轴垂直于水平面；

所述根据图像中的位置信息确定所述待对齐指针的真实位置，包括：

根据图像中的位置信息确定所述待对齐指针在坐标轴的偏移。

8.根据权利要求7所述的视觉测量方法，其特征在于，所述根据图像中的位置信息确定所述待对齐指针在坐标轴的偏移，包括：

根据两个待对齐指针之间的间距与两个参考指针之间的间距的大小关系确定所述待对齐指针在第一轴的偏移。

9.根据权利要求8所述的视觉测量方法，其特征在于，所述根据两个待对齐指针之间的间距与两个参考指针之间的间距的大小关系确定所述待对齐指针在第一轴上的偏移，包括：

若两个待对齐指针之间的间距大于两个参考指针之间的间距，则所述待对齐指针向第一轴的正方向偏移；

若两个待对齐指针之间的间距小于两个参考指针之间的间距，则所述待对齐指针向第一轴的负方向偏移。

10.根据权利要求7或8所述的视觉测量方法，其特征在于，所述根据图像中的位置信息确定所述待对齐指针在坐标轴的偏移，包括：

根据两个待对齐指针之间的间距与两个参考指针之间的间距的大小关系及所述待对齐指针相对于所述参考指针的方向确定所述待对齐指针在第二轴上的偏移。

11.根据权利要求10所述的视觉测量方法，其特征在于，根据两个待对齐指针之间的间距与两个参考指针之间的间距的大小关系及所述待对齐指针相对于所述参考指针的方向确定所述待对齐指针在第二轴上的偏移，包括：

两个待对齐指针之间的间距等于两个参考指针之间的间距；

若所述待对齐指针相对于所述参考指针偏向左边，则所述待对齐指针向第二轴的正方向偏移；

若所述待对齐指针相对于所述参考指针偏向右边，则所述待对齐指针向第二轴的负方向偏移。

12.根据权利要求10所述的视觉测量方法，其特征在于，还包括：

根据所述偏移确定所述待对齐指针的调整方向；

根据各元件的尺寸、安装位置及安装角度确定所述待对齐指针的调整量；

根据所述调整方向及所述调整量调整所述待对齐指针的位置，以使所述待对齐指针对齐于所述参考指针。

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