CN116147538A - 一种基于光影关系的气瓶直线度的测量装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种基于光影关系的气瓶直线度的测量装置及方法，其特征在于，包括：摄像机、背景板、底座及平行光源灯，所述底座包括匹配底座、连接支架、旋转底座和底盘组成，所述匹配底座固定连接所述连接支架，所述连接支架固定连接所述旋转底座，所述旋转底座固定连接所述底盘，所述旋转底座可以沿垂直Z轴自旋转，所述匹配底座的轮廓与待测气瓶底部形状相对应，可以确保底座中心点与所述待测气瓶气瓶中心点在同一条水平线上。本发明涉及测量设备领域，具体地讲，涉及一种基于光影关系的气瓶直线度的测量装置及方法。本发明要解决的技术问题是提供一种基于光影关系的气瓶直线度的测量装置及方法，方便气瓶直线度测量。
Description
技术领域
本发明涉及测量设备领域，具体地讲，涉及一种基于光影关系的气瓶直线度的测量装置及方法。
背景技术
任何直线水平方向的偏移量称为水平直线度，垂直方向则称为垂直直线度。气瓶生产标准中对气瓶的直线度有具体的要求，超过规定范围的气瓶被视为不合格品。在实际的生产中，传统的人工测量方式检测时间较长，检测效率比较低，检测成本较大。
如果能够通过光影关系测量气瓶直线度，将有利于实现气瓶直线度测量，加快检测速度。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种基于光影关系的气瓶直线度的测量装置及方法，方便气瓶直线度测量。
本发明采用如下技术方案实现发明目的：
一种基于光影关系的气瓶直线度的测量装置及方法，其特征在于，包括摄像机、背景板、底座及平行光源灯，所述底座包括匹配底座、连接支架、旋转底座和底盘组成，所述匹配底座固定连接所述连接支架，所述连接支架固定连接所述旋转底座，所述旋转底座固定连接所述底盘，所述旋转底座可以沿垂直Z轴自旋转，所述匹配底座的轮廓与待测气瓶底部形状相对应，可以确保底座中心点与所述待测气瓶气瓶中心点在同一条水平线上。
作为本技术方案的进一步限定，所述平行光源灯是内部布满光源的半圆柱直立灯，由于光的反射角度原理，其可将灯源的主要光线集中一个方向射出，光线将所述待测气瓶的轮廓1：1等比例的照射在所述背景板上。
作为本技术方案的进一步限定，所述摄像机拍摄所述背景板上的气瓶轮廓。
作为本技术方案的进一步限定，所述气瓶轮廓指所述待测气瓶在所述背景板上光暗交界的轮廓线。
一种基于光影关系的气瓶直线度的测量方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：将所述摄像机、所述背景板、所述底座及所述平行光源灯按顺序依次放置到地面上；
步骤二：将所述待测气瓶放置到所述匹配底座上；
步骤三：打开所述平行光源灯，使所述平行光源灯照射所述待测气瓶，所述待测气瓶轮廓可1:1等比例清晰的显示在所述背景板上；
步骤四：所述摄像机拍摄所述气瓶轮廓；
步骤五：拍摄完后，继续旋转所述待测气瓶，并继续拍摄，获取不同剖面的直径数据；
步骤六：计算气瓶的直线度。
作为本技术方案的进一步限定，所述步骤六的具体流程为：
步骤六一：识别截面轮廓，以所述摄像机对所述背景板方向为正方向，将所述摄像机拍摄的所述背景板图片的左下角设定为原点（0，0），所述背景板的下轮廓为x轴，左轮廓为y轴，根据真实的长度规定刻度，则该背景板上的每一点都可以用坐标表示；
步骤六二：根据所述背景板建立的坐标系可得所述待测气瓶的实际长度，可根据不同的要求在所述气瓶轮廓内任取一条线段l，并取上截面、中截面及下截面，所述上截面与所述下截面位于线段l的端点处，所述中截面位于所述上截面与所述下截面之间；
所述上截面与所述气瓶轮廓的交点为a，d；
所述中截面与所述气瓶轮廓的交点为b，e；
所述下截面与所述气瓶轮廓的交点为c，f；
点a可表示为（x1,y1），点b可表示为（x2,y2），点c可表示为（x3,y3），
点d可表示为（x4,y4），点e可表示为（x5,y5），点f可表示为（x6,y6）；
直线度的测量需要分别将待测气瓶两侧的点a，b，c,与点d，e，f的横坐标放在不同的集合中，集合的数量与旋转角度有关，如果旋转0度，则需要将横坐标置于集合A与B中；如果旋转一次90度，则需要将横坐标置于集合A，B，C,D中，以此类推；
步骤六三：直线度的测量公式为：
其中：集合最大值为该集合中的横坐标最大值；
集合最小值为该集合中的横坐标最小值；
l为线段l；
带入公式即求出基于旋转角度的直线度，多次旋转可更精确求得待测气瓶的直线度。
作为本技术方案的进一步限定，所述步骤五中出于实际需要，转动180度即可获取全部的直径数据，同一个所述待测气瓶转动的次数越多，最后测量直线度的值也就越准确。
作为本技术方案的进一步限定，所述步骤一中，所述底座置于提前挖好的圆坑中，所述匹配底座可稍稍高于水平地面，这样的目的是考虑到气瓶不方便移动的特点，不用过于抬高或降低待测气瓶至测量处。
与现有技术相比，本发明的优点和积极效果是：
1、本发明提供的气瓶直线度的测量方法及装置可实现快速检测不同直径气瓶的直线度，大大提高了检验的工作效率。
2、本发明的检验过程全部由检测设备参与，减少了人工测量直线度的误差，节约了人力物力，保证了检验的准确度。
3、本发明提供的气瓶直线度的测量方法及装置中，主要由摄像机、背景板、底座和平行光源灯组成，其结构简单，成本低，通过更换不同直径的底座可测量全部直径气瓶的直线度。
附图说明
图1为本发明的整体布局图。
图2为本发明的平行光源灯照射气瓶示意图。
图3为本发明的摄像机拍摄轮廓图。
图4为本发明的底座结构示意图。
图5为本发明的气瓶轮廓数据提取示意图。
图6为本发明的点a、b、c坐标识别示意图。
图中：1、摄像机，2、地面，3、背景板，4、被测气瓶，5、底座，51、匹配底座，52、连接支架，53、旋转底座，54、底盘，6、平行光源灯，7、气瓶轮廓，71、上截面，72、中截面，73、下截面。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的一个具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。
如图1-图6所示，本发明包括摄像机1、背景板3、底座5及平行光源灯6，所述底座5包括匹配底座51、连接支架52、旋转底座53和底盘54组成，所述匹配底座51固定连接所述连接支架52，所述连接支架52固定连接所述旋转底座53，所述旋转底座53固定连接所述底盘54，所述旋转底座53可以沿垂直Z轴自旋转，所述匹配底座51的轮廓与待测气瓶4底部形状相对应，可以确保底座中心点与所述待测气瓶4气瓶中心点在同一条水平线上。
所述平行光源灯6是内部布满光源的半圆柱直立灯，由于光的反射角度原理，其可将灯源的主要光线集中一个方向射出，光线将所述待测气瓶4的轮廓1：1等比例的照射在所述背景板3上。
所述摄像机1拍摄所述背景板3上的气瓶轮廓7。
所述气瓶轮廓7指所述待测气瓶4在所述背景板3上光暗交界的轮廓线。
一种基于光影关系的气瓶直线度的测量方法，包括以下步骤：
步骤一：将所述摄像机1、所述背景板3、所述底座5及所述平行光源灯6按顺序依次放置到地面2上；
步骤二：将所述待测气瓶4放置到所述匹配底座51上；
步骤三：打开所述平行光源灯6，使所述平行光源灯6照射所述待测气瓶4，所述待测气瓶4轮廓可1:1等比例清晰的显示在所述背景板3上；
步骤四：所述摄像机1拍摄所述气瓶轮廓7；
步骤五：拍摄完后，继续旋转所述待测气瓶4，并继续拍摄，获取不同剖面的直径数据；
步骤六：计算气瓶的直线度。
所述步骤六的具体流程为：
步骤六一：识别截面轮廓，以所述摄像机1对所述背景板3方向为正方向，将所述摄像机1拍摄的所述背景板3图片的左下角设定为原点（0，0），所述背景板3的下轮廓为x轴，左轮廓为y轴，根据真实的长度规定刻度，则该背景板上的每一点都可以用坐标表示；
步骤六二：根据所述背景板3建立的坐标系可得所述待测气瓶4的实际长度，可根据不同的要求在所述气瓶轮廓7内任取一条线段l，并取上截面71、中截面72及下截面73，所述上截面71与所述下截面73位于线段l的端点处，所述中截面72位于所述上截面71与所述下截面73之间；
所述上截面71与所述气瓶轮廓7的交点为a，d；
所述中截面72与所述气瓶轮廓7的交点为b，e；
所述下截面73与所述气瓶轮廓7的交点为c，f；
点a可表示为（x1,y1），点b可表示为（x2,y2），点c可表示为（x3,y3）；
点d可表示为（x4,y4），点e可表示为（x5,y5），点f可表示为（x6,y6）；
直线度的测量需要分别将待测气瓶两侧的点a，b，c,与点d，e，f的横坐标放在不同的集合中，集合的数量与旋转角度有关，如果旋转0度，则需要将横坐标置于集合A与B中；如果旋转一次90度，则需要将横坐标置于集合A，B，C,D中，以此类推；
步骤六三：直线度的测量公式为：
其中：集合最大值为该集合中的横坐标最大值；
集合最小值为该集合中的横坐标最小值；
l为线段l；
带入公式即求出基于旋转角度的直线度，多次旋转可更精确求得待测气瓶的直线度。
所述步骤五中出于实际需要，转动180度即可获取全部的直径数据，同一个所述待测气瓶4转动的次数越多，最后测量直线度的值也就越准确。
所述步骤一中，所述底座5置于提前挖好的圆坑中，所述匹配底座51可稍稍高于水平地面，这样的目的是考虑到气瓶不方便移动的特点，不用过于抬高或降低待测气瓶至测量处。
本发明的工作流程为：将摄像机1、背景板3、底座5及平行光源灯6按顺序依次放置到地面2上。底座5置于提前挖好的圆坑中，匹配底座51可稍稍高于水平地面，这样的目的是考虑到气瓶不方便移动的特点，不用过于抬高或降低待测气瓶至测量处。
将待测气瓶4放置到匹配底座51上。
打开平行光源灯6，使平行光源灯6照射待测气瓶4，待测气瓶4轮廓可1:1等比例清晰的显示在背景板3上。
摄像机1拍摄气瓶轮廓7。
拍摄完后，继续旋转待测气瓶4，并继续拍摄，获取不同剖面的直径数据。出于实际需要，转动180度即可获取全部的直径数据，同一个待测气瓶4转动的次数越多，最后测量直线度的值也就越准确。
计算气瓶的直线度。
识别截面轮廓，以摄像机1对背景板3方向为正方向，将摄像机1拍摄的背景板3图片的左下角设定为原点（0，0），背景板3的下轮廓为x轴，左轮廓为y轴，根据真实的长度规定刻度，则该背景板上的每一点都可以用坐标表示；
根据背景板3建立的坐标系可得待测气瓶4的实际长度，可根据不同的要求在气瓶轮廓7内任取一条线段l，并取上截面71、中截面72及下截面73，上截面71与下截面73位于线段l的端点处，中截面72位于上截面71与下截面73之间；
上截面71与气瓶轮廓7的交点为a，d；
中截面72与气瓶轮廓7的交点为b，e；
下截面73与气瓶轮廓7的交点为c，f；
点a可表示为（x1,y1），点b可表示为（x2,y2），点c可表示为（x3,y3），
点d可表示为（x4,y4），点e可表示为（x5,y5），点f可表示为（x6,y6）；
直线度的测量需要分别将待测气瓶两侧的点a，b，c,与点d，e，f的横坐标放在不同的集合中，集合的数量与旋转角度有关，如果旋转0度，则需要将横坐标置于集合A与B中；如果旋转一次90度，则需要将横坐标置于集合A，B，C,D中，以此类推；
直线度的测量公式为：
带入公式即求出基于旋转角度的直线度，多次旋转可更精确求得待测气瓶的直线度。
以上公开的仅为本发明的具体实施例，但是，本发明并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种基于光影关系的气瓶直线度的测量装置，其特征在于，包括：
摄像机（1）、背景板（3）、底座（5）及平行光源灯（6）；
所述底座（5）包括匹配底座（51）、连接支架（52）、旋转底座（53）和底盘（54）组成，所述匹配底座（51）固定连接所述连接支架（52），所述连接支架（52）固定连接所述旋转底座（53），所述旋转底座（53）固定连接所述底盘（54）；
所述旋转底座（53）可以沿垂直Z轴自旋转；
所述匹配底座（51）的轮廓与待测气瓶（4）底部形状相对应，可以确保底座中心点与所述待测气瓶（4）气瓶中心点在同一条水平线上。
2.根据权利要求1所述的基于光影关系的气瓶直线度的测量装置，其特征在于：所述平行光源灯（6）是内部布满光源的半圆柱直立灯，由于光的反射角度原理，其可将灯源的主要光线集中一个方向射出，光线将所述待测气瓶（4）的轮廓1：1等比例的照射在所述背景板（3）上。
3.根据权利要求2所述的基于光影关系的气瓶直线度的测量装置，其特征在于：所述摄像机（1）拍摄所述背景板（3）上的气瓶轮廓（7）。
4.根据权利要求3所述的基于光影关系的气瓶直线度的测量装置，其特征在于：所述气瓶轮廓（7）指所述待测气瓶（4）在所述背景板（3）上光暗交界的轮廓线。
5.采用权利要求4所述的基于光影关系的气瓶直线度的测量方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：将所述摄像机（1）、所述背景板（3）、所述底座（5）及所述平行光源灯（6）按顺序依次放置到地面（2）上；
步骤二：将所述待测气瓶（4）放置到所述匹配底座（51）上；
步骤三：打开所述平行光源灯（6），使所述平行光源灯（6）照射所述待测气瓶（4），所述待测气瓶（4）轮廓可1:1等比例清晰的显示在所述背景板（3）上；
步骤四：所述摄像机（1）拍摄所述气瓶轮廓（7）；
步骤五：拍摄完后，继续旋转所述待测气瓶（4），并继续拍摄，获取不同剖面的直径数据；
步骤六：计算气瓶的直线度。
6.根据权利要求5所述的基于光影关系的气瓶直线度的测量方法，其特征在于：所述步骤六的具体流程为：
步骤六一：识别截面轮廓，以所述摄像机（1）对所述背景板（3）方向为正方向，将所述摄像机（1）拍摄的所述背景板（3）图片的左下角设定为原点（0，0），所述背景板（3）的下轮廓为x轴，左轮廓为y轴，根据真实的长度规定刻度，则该背景板上的每一点都可以用坐标表示；
步骤六二：根据所述背景板（3）建立的坐标系可得所述待测气瓶（4）的实际长度，可根据不同的要求在所述气瓶轮廓（7）内任取一条线段l，并取上截面（71）、中截面（72）及下截面（73），所述上截面（71）与所述下截面（73）位于线段l的端点处，所述中截面（72）位于所述上截面（71）与所述下截面（73）之间；
所述上截面（71）与所述气瓶轮廓（7）的交点为a，d；
所述中截面（72）与所述气瓶轮廓（7）的交点为b，e；
所述下截面（73）与所述气瓶轮廓（7）的交点为c，f；
点a可表示为（x1,y1），点b可表示为（x2,y2），点c可表示为（x3,y3），
点d可表示为（x4,y4），点e可表示为（x5,y5），点f可表示为（x6,y6）；
直线度的测量需要分别将待测气瓶两侧的点a，b，c,与点d，e，f的横坐标放在不同的集合中，集合的数量与旋转角度有关，如果旋转0度，则需要将横坐标置于集合A与B中；如果旋转一次90度，则需要将横坐标置于集合A，B，C,D中，以此类推；
步骤六三：直线度的测量公式为：
其中：集合最大值为该集合中的横坐标最大值；
集合最小值为该集合中的横坐标最小值；
l为线段l；
带入公式即求出基于旋转角度的直线度，多次旋转可更精确求得待测气瓶的直线度。
7.根据权利要求5所述的基于光影关系的气瓶直线度的测量方法，其特征在于：所述步骤五中出于实际需要，转动180度即可获取全部的直径数据，同一个所述待测气瓶（4）转动的次数越多，最后测量直线度的值也就越准确。
8.根据权利要求5所述的基于光影关系的气瓶直线度的测量方法，其特征在于：所述步骤一中，所述底座（5）置于提前挖好的圆坑中，所述匹配底座（51）可稍稍高于水平地面，这样的目的是考虑到气瓶不方便移动的特点，不用过于抬高或降低待测气瓶至测量处。
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