CN115127483A - 用于测量同轴度的检测方法、以及检测同轴度的系统 - Google Patents

Abstract

本公开描述一种用于测量同轴度的检测方法，是用于测量拍摄模块的光轴与拍摄模块的承载面的同轴度的检测方法，同轴度包括光轴与承载面的垂直度和光轴的倾斜方向，将测量工件放置于承载面，利用拍摄模块对测量工件进行拍摄以获取测量工件的拍摄图像，基于拍摄图像获取同轴度。由此，能够检测拍摄模块的光轴和拍摄模块的承载面的同轴度。本公开还描述了一种检测同轴度的系统，包括具有光轴的光学部件和具有承载面的机械部件，并通过上述检测方法测量光轴与承载面的同轴度。

Description

用于测量同轴度的检测方法、以及检测同轴度的系统

技术领域

本公开涉及智能制造装备产业，具体涉及一种用于测量同轴度的检测方法、以及检测同轴度的系统。

背景技术

影像测量设备作为一种常用的基于CCD成像原理进行测量的精密仪器，一般包括载物台和测量镜头，通过测量镜头对放置在载物台的待测物进行拍摄并对拍摄图像进行分析以获得待测物的具体尺寸和参数。当使用影像测量设备测量具有一定高度的测量对象时，若测量镜头的中心光线(光轴)的延伸方向与载物台没有垂直，则测量镜头获取的拍摄图像与实际的待测物的平面图像容易产生较大偏差，尤其是当镜头的拍摄镜面和载物台之间的距离越大时，拍摄图像的误差也会越大。当拍摄图像出现较大误差时，基于拍摄图像的分析再获取待测物的实际尺寸和参数也容易产生较大误差。因此，常常需要保证拍摄图像的精确度进而保证影像测量设备的测量精度，通常而言，在载物台和镜头互相垂直时，拍摄镜头可以准确的获取图像。

在现有技术中，通常是通过在影像测量设备的Z轴旁边设置有校准表并使这个校准表在影像仪的导轨移动时也进行上下滑动，同时在校准表进行滑动时多次采集数据然后对数据分析以判断载物台和搭载镜头运动的Z轴的垂直状况。

然而，通过这种方法只能测量得到载物台和镜头之间的机械垂直度，并不能测量拍摄镜头的摄像光轴和载物台之间的光轴的垂直度(或者说光轴是往哪边倾斜的)，进而也就不能提升拍摄镜头拍摄图像的准确度，当然也会降低影像测量设备的测量精度。并且该测量方法的操作过程会比较繁杂，进而容易降低测量的效率。

发明内容

本公开是有鉴于上述现有技术的状况而提出的，其目的在于提供一种用于测量同轴度的检测方法、以及一种检测同轴度的系统。

为此，本公开一方面提供了一种用于测量同轴度的检测方法，是用于测量拍摄模块的光轴与所述拍摄模块的承载面的同轴度的检测方法，所述同轴度包括所述光轴与所述承载面的垂直度和所述光轴的倾斜方向，将测量工件放置于所述承载面，利用所述拍摄模块对所述测量工件进行拍摄以获取所述测量工件的拍摄图像，基于所述拍摄图像获取所述同轴度。

在本公开中，通过拍摄模块获取测量工件的拍摄图像后，能够基于拍摄图像判断拍摄模块的光轴和承载面的同轴状况，通过对拍摄图像进行数据分析，从而可以检测到同轴度的具体数据(例如光轴与载物台的位置关系，以及光轴相对于载物台上的倾斜方向)。此时可以基于检测到的同轴度的状况和具体数据对拍摄模块与载物台的位置进行调整使光轴与承载面的同轴，从而提高影像测量设备的测量精度。

另外，在本公开所涉及的检测方法中，可选地，所述测量工件呈呈中空筒状。在这种情况下，尤其是在拍摄镜头的光轴和载物台同轴的理想情况下，通过拍摄镜头对测量工件进行拍摄图像可以得到一个理想的圆环图案，由此，能够对实际的拍摄图像和理想的圆环图案进行比对以判断拍摄镜头的光轴和载物台的同轴状况。

另外，在本公开所涉及的检测方法中，可选地，基于所述拍摄图像获取与所述测量工件相对应的目标图像，基于所述目标图像获取目标图形，基于所述目标图像的轮廓与所述目标图形的几何中心的距离获取所述光轴与所述承载面的垂直度。

另外，在本公开所涉及的检测方法中，可选地，所述轮廓包括外轮廓和内轮廓，基于所述目标图形的几何中心与所述外轮廓之间的最大距离、所述目标图形的几何中心与所述内轮廓之间的最小距离、以及预定长度计算光轴的垂直度。由此，能够准确的获得光轴和承载面的垂直度。

另外，在本公开所涉及的检测方法中，可选地，以所述目标图形的几何中心为端点作目标射线，获取所述目标射线的目标像素数，所述目标像素数为所述目标射线上具有预定像素值的像素点的数量，令所述目标射线绕所述目标图形的几何中心旋转以使所述目标射线具有多个不同的倾斜角度，获取与各个倾斜角度相对应的目标像素数，基于所述与各个倾斜角度相对应的目标像素数获取所述光轴的倾斜方向。在这种情况下，光轴越倾斜(或载物台越倾斜)，对应于倾斜方向上的目标像素数的数量的总和会越多。由此，能够通过观察目标像素的数量识别光轴的倾斜方向。

另外，在本公开所涉及的检测方法中，可选地，基于所述与各个倾斜角度相对应的目标像素数获取目标像素数-倾斜角度图像，获取所述目标像素数-倾斜角度图像的至少两个峰，基于与所述峰对应的倾斜角度获取所述光轴的倾斜方向。由此，能够便于确认光轴的倾斜方向。

另外，在本公开所涉及的检测方法中，可选地，所述目标射线的方向与目标方向相同时，令所述目标射线的倾斜角度为0°，所述至少两个峰值包括倾斜角度不大于90°的第一峰和倾斜角度大于90°的第二峰。在这种情况下，获取目标像素数的峰值所在的倾斜角度，再对倾斜角度进行运算处理，可以减少倾斜方向的判断误差。由此，能够提高倾斜方向的检测精度进而提高同轴度的检测精度。

另外，在本公开所涉及的检测方法中，可选地，对所述拍摄图像进行二值化处理获得所述目标图像，提取所述目标图像的像素点并对其拟合以得到所述目标图形。在这种情况下，通过二值化处理可以更好的突出拍摄图像中图形的轮廓，减少无关的像素点的计算。能够降低图像分析的运算量。

另外，在本公开所涉及的检测方法中，可选地，所述目标图形为圆形。在这种情况下，相比较对不规则的目标图形进行分析，对规则的目标图形例如圆形进行分析，可以有效地降低数据分析的复杂程度。由此，能够提高检测方法的检测效率。

本公开另一方面还提供了一种检测同轴度的系统，包括具有光轴的光学部件和具有承载面的机械部件，所述系统通过权利要求1-9中所述的检测方法测量所述光轴与所述承载面的同轴度。

根据本公开，能够提供一种检测拍摄模块的光轴与所述拍摄模块的承载面的同轴度的检测方法和系统。

附图说明

现在将仅通过参考附图的例子进一步详细地解释本公开，其中：

图1是示出了本公开实施方式所涉及的检测方法的应用场景图。

图2是示出了本公开实施方式所涉及的检测方法的流程示意图。

图3A是示出了本公开实施方式所涉及的光机同轴时测量工件的拍摄图像示意图。

图3B是示出了本公开实施方式所涉及的光机不同轴时测量工件的拍摄图像示意图。

图4是示出了本公开实施方式所涉及的测量同轴度的流程示意图。

图5是示出了本公开实施方式所涉及的测量垂直度的示意图。

图6是示出了本公开实施方式所涉及的垂直度的平面分析示意图。

图7是示出了本公开实施方式所涉及的目标射线的示意图。

图8是示出了本公开实施方式所涉及的目标图形的示意图。

图9是示出了本公开实施方式所涉及的目标像素数-倾斜角度的模拟示意图。

附图标记说明：

1…影像测量设备，2…测量工件。

具体实施方式

以下，参考附图，详细地说明本公开的优选实施方式。在下面的说明中，对于相同的部件赋予相同的符号，省略重复的说明。另外，附图只是示意性的图，部件相互之间的尺寸的比例或者部件的形状等可以与实际的不同。

需要说明的是，本公开中的术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形，例如所包括或所具有的一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可以包括或具有没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

另外，在本公开的下面描述中涉及的小标题等并不是为了限制本公开的内容或范围，其仅仅是作为阅读的提示作用。这样的小标题既不能理解为用于分割文章的内容，也不应将小标题下的内容仅仅限制在小标题的范围内。

本公开一方面涉及一种测量同轴度的检测方法，是可以用于测量拍摄模块的光轴与拍摄模块的承载面的同轴度的检测方法。

在一些示例中，同轴度可以包括光轴与承载面的垂直度和光轴的倾斜方向。光轴与承载面的垂直度表示光轴偏离承载面的法线的倾斜角度，光轴的倾斜方向可以表示光轴相较于承载面的法线往哪个方向倾斜。

在一些示例中，可以将测量工件放置于承载面，利用拍摄模块对测量工件进行拍摄以获取测量工件的拍摄图像，基于拍摄图像获取同轴度。在这种情况下，当光轴和承载面不垂直时，拍摄图像上的套筒的图像会产生阴影。由此，能够基于拍摄图像的阴影状况判断拍摄时承载面和镜头是否垂直。由此，能够便于检测同轴度。

在本公开中，同轴度的检测方法可以检测拍摄模块的光轴与拍摄模块的承载面的同轴度。由此，能够基于同轴度对光轴和承载模块进行调节，提高影像仪的测量精度。

在本公开中，测量同轴度的检测方法尤其适合于对具有光学影像系统的光学设备进行检测。例如，光学设备可以为影像测量设备。

在一些示例中，测量同轴度的检测方法也可以简称为检测方法、分析方法，检测同轴度的系统也可以称为检测设备、检测装置。

以下，以影像测量设备为例，结合附图，对本公开涉及的检测方法进行说明。

图1是示出了本公开实施方式所涉及的检测方法的应用场景图。

在一些示例中，检测方法可以用于影像测量设备1，影像测量设备1可以用于检测待测对象的尺寸。在一些示例中，影像测量设备1可以包括拍摄模块。在一些示例中，拍摄模块可以包括拍摄镜头、光源、以及承载平台。在一些示例中，拍摄镜头可以对待测对象进行拍摄，光源可以对待测对象和拍摄镜头进行打光照明，承载平台可以具有承载面并承载待测对象。在一些示例中，承载面可以承载待测对象例如测量工件2(参见图1)。

在一些示例中，光轴可以表示光源的光轴和相机镜头光轴，同轴度可以表示光源的光轴与承载面同轴的程度。具体而言，当光源与承载面同轴时，可以表示为光源的光轴与承载面所在的平面垂直，当光源的光轴与承载面不垂直时，可以通过光源的光轴与承载面之间的垂直度和光源与承载面之间的倾斜方向判断同轴度。

在一些示例中，同轴度也可以表示相机镜头的光轴和承载面同轴的程度。也即，相机镜头的光轴与承载面所在的平面垂直。在这种情况下，当相机镜头的光轴与承载面所在的平面垂直时，相机镜头的光轴方向可以与承载面垂直，并且相机镜头拍摄的图像为承载面上的物件的平面图像。

以下相关描述将以相机镜头的光轴和承载面的同轴度为例进行说明，但以光源的光轴和承载面的同轴度为例也应当是可以推导的，并且理应得到相同的技术效果，有关技术方案的相关描述不应当只作为具体的限定。

图2是示出了本公开实施方式所涉及的检测方法的流程示意图。

在一些示例中，检测方法的流程可以包括：放置测量工件2(S101)，获取测量工件2的拍摄图像(S102)，获取同轴度(S103)。

在一些示例中，在步骤S101中，可以将测量工件2放置于影像测量设备1的承载平台(即承载面)上。在一些示例中，可以人工将测量工件2放置在承载面上。在另外一些示例中，也可以通过自动化将测量工件2搬运至承载面上。

在一些示例中，测量工件2的内部可以中空并具有预定长度。在一些示例中，测量工件2可以随意地放置在承载面上，例如测量工件2可以随意地放置在承载面的任意位置(承载面的中央区域或者周围区域)。在一些示例中，优选地，在放置测量工件2时，承载面所在的平面可以与测量工件2的长度方向垂直。

在一些示例中，测量工件2可以为任意中空的具有预定高度的工件。并且沿着垂直于测量工件2的长度方向截取的横剖面可以为中空的图形。例如可以是圆环，中空的矩形，中空的齿轮形等等形状。在一些示例中，中空的图形的外沿的轮廓可以由内沿的轮廓按照一定比例放大形成。换言之，测量工件2的内外壁可以为尺寸不同但轮廓相同的形状。

在一些示例中，测量工件2可以呈现为对称的、规则的立体工件。在一些示例中，优选地，测量工件2可以呈中空筒状。在这种情况下，沿着垂直于测量工件2的长度方向截取的横剖面可以呈现为圆环，在拍摄镜头的光轴和载物台垂直的理想状态下，通过拍摄镜头对测量工件2进行拍摄图像可以得到一个理想的圆环图案。而当拍摄镜头的光轴和载物台不垂直时，相比较对其他不规则的测量工件2，通过对呈中空筒状的测量工件2的拍摄图像进行分析，可以降低数据分析的难度，进而可以提高拍摄图像分析处理的效率。稍后以呈中空筒状的测量工件2(可以简称为筒状工件)为例，对本公开涉及的检测方法进行描述。

在一些示例中，测量工件2可以为薄壁式的套筒。在一些示例中，测量工件2的长度可以为5～50mm、厚度可以为0.1～3mm、内直径可以为5～20mm。在一些示例中，测量工件2也可以作为标准件或参考件进行实际比对、参考。在一些示例中，在步骤S102中，可以通过拍摄镜头对测量工件2进行拍摄。当测量工件2放置在承载面上，通过拍摄镜头进行拍摄获取测量工件2的拍摄图像。可以理解的是，当测量工件2竖直放置在承载面上时，拍摄图像拍出来的图形可以大致与测量工件2沿着径向的剖面的图形相同。

在一些示例中，在步骤S103中，可以对拍摄图像进行分析。具体而言，可以将拍摄图像与理想状态下的图案进行比对，并根据比对结果获得拍摄模块的同轴度(稍后具体描述)。在本公开中，理想状态下的图案是指为光机同轴(即相机镜头的光轴与承载面所在的平面垂直)时拍摄镜头拍摄的测量工件2的图案。

图3A是示出了本公开实施方式所涉及的光机同轴时测量工件2的拍摄图像示意图。图3B是示出了本公开实施方式所涉及的光机不同轴时测量工件2的拍摄图像示意图。

在一些示例中，当光机同轴时(即拍摄镜头的光轴与承载面垂直时)，测量工件2在拍摄镜头下的示意图可以如图3A所示，此时该图像上呈圆环状的图形与测量工件2沿着长度方向的剖面的图形一致。

在另外一些示例中，当光机不同轴时(即拍摄镜头的光轴与承载面不垂直时)，测量工件2在拍摄镜头下的示意图可以如图3B所示。在一些示例中，可以参见图3A和图3B发现，光机不同轴时，沿着垂直于测量工件2的长度方向截取的横剖面的形状的差异度较大，并且在该拍摄图像上可以看到拍摄图像上靠近测量工件2的内壁和外壁处存在有阴影。

(同轴度的计算)

图4是示出了本公开实施方式所涉及的测量同轴度的流程示意图。图5是示出了本公开实施方式所涉及的测量垂直度的示意图。图6是示出了本公开实施方式所涉及的垂直度的平面分析示意图。图7是示出了本公开实施方式所涉及的目标射线的示意图。图8是示出了本公开实施方式所涉及的目标图形S的示意图。图6可以为如图5所示的进行同轴度检测时的平面示意图。

在一些示例中，获取同轴度的方法可以包括：获取目标图形S(S201)，计算垂直度(S202)，获取不同角度的目标像素数(S203)，获取倾斜方向(S204)(参见图4)。

在一些示例中，在步骤S201中，可以基于拍摄图像获取目标图形S。在一些示例中，目标图形S和测量工件2可以是相匹配的。具体而言，当测量工件2呈中空筒状时，目标图形S可以为圆形。当测量工件2呈现为中空的棱柱形时，目标图形S则可以具有与棱柱形的沿着长度方向的横剖面相匹配的形状。

在一些示例中，获取拍摄图像后，可以对其进行二值化处理获得目标图像。在这种情况下，经过二值化处理后的拍摄图像可以更好的突出图形的轮廓，并且对应的二值化的图像的像素点的分析难度也会降低。由此，能够降低拍摄图像分析的计算难度。

在一些示例中，目标图像可以具有内轮廓和外轮廓。并且应当理解的是，当光机同轴时，外轮廓和内轮廓的图形都为圆形，当光机不同轴时，外轮廓和内轮廓的形状会出现部分差异(不一定为圆形)。

在一些示例中，获取目标图像后，可以基于目标图像得到目标图形S。具体而言，可以提取目标图像的像素点，然后对各个像素点组成的点集进行拟合得到目标图形S。在这种情况下，可以基于目标图形S进行同轴度的测量计算。

在一些示例中，目标图形S可以为圆形。在这种情况下，相比较对不规则的图形进行分析，对规则的图形例如目标圆形S进行分析，可以有效地降低数据分析的复杂程度。由此，能够提高检测方法的检测效率。

在一些示例中，可以通过最小二乘法对像素点的点集进行拟合得到最小二乘圆(即圆形的目标图形S)。由此，能够提高目标图形S拟合的精度，进而提高在后续步骤中基于该目标图形S进行同轴度计算的精确度。另外，借助公式的形式将目标图形S显示出来，有利于后续步骤基于目标图形S进行数据分析，进而能够提高分析的效率。

在一些示例中，获取目标图形S后，可以提取出目标图形S的几何中心O，并基于几何中心O获取像素点的点集到几何中心O的最大距离径Rmax和点集到几何中心O的最小距离径Rmin(参见图8)。

在一些示例中，在一些示例中，最大距离径Rmax可以为目标图像的像素点点集与几何中心O的最大距离(也即目标图像的外轮廓与几何中心O的最大距离)，最小距离径Rmin可以为目标图像的像素点点集与几何中心O的最大距离(也即目标图像的内轮廓与几何中心O的最小距离)。在一些示例中，最大距离径Rmax和最小距离径Rmin之间的差可以为d。

在一些示例中，在步骤S202中，可以基于上文所述的d(也即最大距离径Rmax和最小距离径Rmin)、以及测量工件2的预定长度计算光轴的垂直度。

在一些示例中，当测量工件2如图5所示的状态放置于载物台，此时拍摄模块的底部发出光束，并且部分光线经过拍摄模块中的获取拍摄图像的相机镜头，当拍摄模块获取测量工件2的拍摄图，会获得如图3B或图6所示的具有阴影的图像。由于此时的光机不同轴，可以设定此时拍摄模块的光轴与承载面的法线之间的夹角为α，并建立如图6所示的平面分析示意图。在一些示例中，当测量工件2放置在承载面上时，可以设定测量工件2的高度为H。

在一些示例中，如图6所示，若此时光轴与承载面的垂直度为α，在这种情况下，通过d(最大距离径Rmax和最小距离径Rmin之间的差值)和测量工件2的预定长度，并通过直角三角形的三条边的关系，就可以计算得到α进而得到光轴与承载面的垂直状况。

在另一些示例中，为了便于计算，当α足够小时，就可以认为α≈tanα，进而通过计算式α＝d/H得到α。如上所述，H可以为测量工件2放置在承载面上时的高度，并且可以理解的是，测量工件2的高度H也可以相当于测量工件2的预定长度。由此，能够基于最大距离径Rmax、最小距离径Rmin、以及测量工件2的预定长度得到光轴和承载面的垂直度。

在一些示例中，在步骤S203中，可以获取位于以几何中心O为端点的目标射线，目标射线可以具有不同的倾斜角度，将位于目标射线具有预定像素值的像素点的数量为目标像素数，通过与各个倾斜角度相对应的目标像素数获取光轴的倾斜方向。

在一些示例中，目标射线可以为以几何中心O为端点出射的射线，并且以几何中心O为端点对目标射线旋转进行旋转可以形成多条目标射线。各个目标射线旋转的角度可以不同。在一些示例中，目标射线的最大旋转角度可以为圆周角360°。在一些示例中，多条目标射线可以具有不同的旋转角度也可以表示为目标射线具有不同的倾斜角度。在一些示例中，对目标射线进行旋转之后，可以获得倾斜角度为0°到360°的目标射线(参见图7，并且为了方便，图7只对部分目标射线进行了相应的图示)。

在一些示例中，在对目标射线进行旋转时，可以选取倾斜角度为0°的目标射线作为初始目标射线。在一些示例中，可以以目标图形S的几何中心O为端点将初始目标射线沿着第一方向旋转。第一方向可以为顺时针方向或者逆时针方向。当初始目标射线以预设速度进行旋转时，以预定时间逐次提取不同旋转角度的目标射线，就可以基于目标图形S得到不同方位的目标射线。在一些示例中，不同方位的射线也可以表示具有不同倾斜角度的目标射线。

在一些示例中，可以沿着几何中心O旋转目标射线以使其具有不同的倾斜角度，并且以倾斜角度作为变量，获取与不同的倾斜角度对应的目标像素数。在这种情况，可以通过旋转得到不同位置处的目标射线，并且能够比较全面地得到几何中心O周围的不同方位处的目标射线。

在一些示例中，当各目标射线以几何中心O为端点设置延伸至目标图像时，目标射线会与内轮廓和外轮廓相交后分别形成交点，并且一条目标射线上会与目标图像相交形成两个交点，在一些示例中，对上述两个交点之间的目标射线经过的像素点进行分析就可以得到像素数。在一些示例中，当像素点的像素值超过预定值时，则可以认为该像素点为摄图像中的阴影中的像素点。在本公开中，阴影可以理解为相机镜头和承载面不同轴时拍摄图像上的像素超过预定像素值的位置。

可以理解的是，由于在目标图形S上的不同方位的目标射线是具有不同的倾斜角度的，因此当各个目标射线与目标图像的内轮廓和外轮廓相交时，不同的倾斜角度上的目标射线会与目标图像的轮廓(内轮廓和外轮廓)相交形成不同的交点。对各倾斜角度上的目标射线的两个交点之间的像素点进行分析，就可以获取相应的倾斜角度对应的目标射线与目标图像的轮廓之间的超过预定像素值的像素点的数量。

在一些示例中，可以基于两个交点之间具有预定像素值的像素数量获取目标像素数。在一些示例中，目标像素数可以为各目标射线上超过预定像素值的像素点的总数量。在一些示例中，不同目标射线处的目标像素数和目标射线所在的位置的倾斜角度可以是相对应的。换言之，基于特定倾斜角度的目标射线可以得到与倾斜角度相对应的目标像素数。

在一些示例中，当相机镜头和承载面不同轴时，光轴的方向相对于承载面的平面是倾斜的(不垂直的)，并且在光轴倾斜的方向上，拍摄图像重合的阴影部分是最多的。在这种情况下，通过分析各倾斜角度上的目标像素数，就可以得到的倾斜方向。换言之，目标像素数越高，与目标像素数匹配的倾斜角度上的目标射线越靠近光轴的倾斜方向。

图9是示出了本公开实施方式所涉及的目标像素数-倾斜角度的模拟示意图。

在一些示例中，如上所述，在步骤S204中，可以获取倾斜方向。

在一些示例中，在步骤S204中，可以基于与各个倾斜角度对应的目标像素数获取目标像素数-倾斜角度图像。如图8所示，目标像素数-倾斜角度图像的Y轴为目标像素数，X轴为倾斜角度。

在一些示例中，可以在目标图形S的几何中心O处将初始目标射线沿着固定单位旋转进而得到不同倾斜角度的目标射线，计算各倾斜角度下的目标像素数，对数据进行处理就可以得到目标像素数-倾斜角度图像。在一些示例中，固定单位可以为初始目标射线能达到的可旋转值，例如固定单位可以为0.01°，0.2°，0.5°，1°等。在一些示例中，可以对基于几何中心O处的任意一条目标射线在目标图形S上进行360°的旋转，直至在0°至360°之间尽可能的获取不同倾斜角度的目标射线。在一些示例中，固定单位越小，对初始目标射线进行旋转后得到的目标射线越多，计算目标射线在不同倾斜角度的目标像素数的数量越精确。在一些示例中，当得到不同倾斜角度的目标像素数之后，可以对目标像素数和倾斜角度的关系进行拟合得到目标像素数-倾斜角度图像(参见图8)。

在一些示例中，得到目标像素数-倾斜角度图像后，对图像进行分析就可以目标像素数的峰值。在一些示例中，目标像素数越高，与目标像素数匹配的倾斜角度上的目标射线就会越靠近光轴的倾斜方向，当目标像素数达到标像素数-倾斜角度图像中的峰(峰为目标像素数最多的位置)时，基于目标像素数-倾斜角度图像中的峰获取与峰对应的倾斜角度，就可以获取与倾斜角度对应的目标射线进而获取光轴的倾斜方向。

在一些示例中，可以基于目标像素数-倾斜角度图像获取与各个倾斜角度相对应的目标像素数的至少两个峰，并基于与峰对应的倾斜角度获取光轴的倾斜方向(也即测量工件2放置于承载面时，测量工件2相对于光轴往哪边方向倾斜)。在这种情况下，峰所对应的倾斜角度所在的位置可以为光轴倾斜最严重的位置。

在一些示例中，当目标射线的方向与目标方向相同时，可以令目标射线的倾斜角度为0°，获取倾斜角度不大于90°的第一峰和倾斜角度大于90°的第二峰。在一些示例中，目标方向可以为初始目标射线的方向。在另外一些示例中，目标方向可以为倾斜角度为0°或倾斜角度为360°的目标射线的方向(参见图7)。

在一些示例中，可以令与第一峰对应的倾斜角度为θ₁，与第二峰对应的倾斜角度为θ₂(参见图4)，并且可以基于θ₁和θ₂进行一些换算获得光轴的倾斜方向。在一些示例中，可以以β表示光轴的倾斜方向(稍后描述)。在一些示例中，可以通过式子β＝(θ₁+θ₂－π)/2获得β。

在一些示例中，得到β后，可以以目标图像上的水平向右为初始方向(初始目标射线的方向)，令沿着第一方向旋转β所得到的目标射线的方向就是光轴的倾斜方向。在这种情况下，基于目标像素数的峰所在的倾斜角度进行运算处理，可以减少倾斜方向的判断误差。

在理想状况下，由于角度的对称性，θ₂＝θ₁+π，因此β＝(θ₁+θ₂－π)/2＝(θ₁+θ₁+π－π)/2＝θ₁。换言之，通过式子β＝θ₁就可以得到倾斜方向，然而在实际测量中，θ₂和(θ₁+π)并不会严格意义上的相等，通过这种相等关系获得的倾斜方向的随机误差较大，会降低倾斜方向的检测的精确度，从而降低同轴度的测量精度。在这种情况下，通过对如图9所示的目标像素数-倾斜角度图像进行分析得到θ₁和θ₂，再通过计算式β＝(θ₁+θ₂－π)/2得到β，可以有效的降低倾斜方向分析计算的误差。由此，能够提高倾斜方向的检测精度进而提高同轴度的检测精度。

(调整方法)

在一些示例中，在获取同轴度(垂直度和倾斜方向)之后，可以基于同轴度对影像测量设备1进行调节以使光轴和承载面同轴。在一些示例中，可以通过调整承载平台以使光轴与承载面同轴。在另外一些示例中，也可以通过调整拍摄镜头的光轴以使光轴与承载面同轴。

在一些示例中，可以通过对承载平台和拍摄模块进行反复调整，直至同轴度(垂直度和倾斜方向)都处于预设范围。在一些示例中，在调整的过程中，可以通过拍摄镜头对测量工件2多次拍摄获得的图像进行分析，并通过上述检测方法检测同轴度。

在一些示例中，调整步骤可以包括：调整承载平台，拍摄测量工件2获得拍摄图像计算同轴度；调整拍摄模块的光轴，拍摄测量工件2获得拍摄图像进计算同轴度，反复多次调整直至同轴度处于预设范围。在一些示例中，当同轴度处于预设范围后，则可以认定光机同轴。

在一些示例中，在进行调整时，可以先调整拍摄模块的光轴再调整承载平台。在一些示例中，在完成承载平台的调整或光轴的调整之后，若同轴度依然没有处于预设范围，则重复进行上述调整步骤，直至同轴度处于预设范围。

本公开还提出了一种检测光机同轴度的系统，该系统通过上述内容所描述的检测方法测量光轴与承载面的同轴度。

在一些示例中，检测系统可以包括光学部件和机械部件(参见图1)。在一些示例中，光学部件可以包括光源和拍摄镜头，机械部件可以包括承载平台。在一些示例中，承载平台可以具有放置待测对象的承载面，光源可以对待测对象进行照明或打光，并且光源发出的光线可以进入拍摄镜头，由此，能够便于提高拍摄镜头拍摄时的亮度。在一些示例中，拍摄镜头可以拍摄放置在承载平面上的待测对象。由此，能够通过检测系统检测同轴度。

根据本公开，能够提供一种用于测量同轴度的检测方法、以及检测同轴度的系统。

虽然以上结合附图和示例对本公开进行了具体说明，但是可以理解，上述说明不以任何形式限制本公开。本领域技术人员在不偏离本公开的实质精神和范围的情况下可以根据需要对本公开进行变形和变化，这些变形和变化均落入本公开的范围内。

Claims (10)

1.一种用于测量同轴度的检测方法，是用于测量拍摄模块的光轴与所述拍摄模块的承载面的同轴度的检测方法，所述同轴度包括所述光轴与所述承载面的垂直度和所述光轴的倾斜方向，其特征在于，将测量工件放置于所述承载面，利用所述拍摄模块对所述测量工件进行拍摄以获取所述测量工件的拍摄图像，基于所述拍摄图像获取所述同轴度。

2.根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于：

所述测量工件呈中空筒状。

3.根据权利要求2所述的检测方法，其特征在于：

基于所述拍摄图像获取与所述测量工件相匹配的目标图像，基于所述目标图像获取目标图形，基于所述目标图像的轮廓与所述目标图形的几何中心的距离获取所述光轴与所述承载面的垂直度。

4.根据权利要求3所述的检测方法，其特征在于：

所述轮廓包括外轮廓和内轮廓，基于所述目标图形的几何中心与所述外轮廓之间的最大距离、所述目标图形的几何中心与所述内轮廓之间的最小距离、以及预定长度计算光轴的垂直度。

5.根据权利要求3所述的检测方法，其特征在于：

以所述目标图形的几何中心为端点作目标射线，获取所述目标射线的目标像素数，所述目标像素数为所述目标射线上具有预定像素值的像素点的数量，令所述目标射线绕所述目标图形的几何中心旋转以使所述目标射线具有多个不同的倾斜角度，获取与各个倾斜角度相对应的目标像素数，基于所述与各个倾斜角度相对应的目标像素数获取所述光轴的倾斜方向。

6.根据权利要求5所述的检测方法，其特征在于：

基于所述与各个倾斜角度相对应的目标像素数获取目标像素数-倾斜角度图像，获取所述目标像素数-倾斜角度图像的至少两个峰，基于与所述峰对应的倾斜角度获取所述光轴的倾斜方向。

7.根据权利要求6所述的检测方法，其特征在于：

所述目标射线的方向与目标方向相同时，令所述目标射线的倾斜角度为0°，所述至少两个峰值包括倾斜角度不大于90°的第一峰和倾斜角度大于90°的第二峰。

8.根据权利要求3所述的检测方法，其特征在于：

对所述拍摄图像进行二值化处理获得所述目标图像，提取所述目标图像的像素点并拟合以得到所述目标图形。

9.根据权利要求8所述的检测方法，其特征在于：

所述目标图形为圆形。

10.一种检测同轴度的系统，其特征在于，包括具有光轴的光学部件和具有承载面的机械部件，所述系统通过权利要求1-9中所述的检测方法测量所述光轴与所述承载面的同轴度。

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