CN116659374B - 一种相机调平对位测量装置及物料测量方法 - Google Patents

Abstract

本申请实施例提供了一种相机调平对位测量装置及物料测量方法，相机调平对位测量装置包括同轴支撑部、图像捕获部、光路调整部、自适应控制部和光源，光路调整部和/或图像捕获部可相对于底板沿镜头的光轴方向移动；光路调整部包括微位移驱动组件和光学镜片，光学镜片相对于底板倾斜设置，微位移驱动组件用于驱动光学镜片绕第一轴线和/或第二轴线转动；自适应控制部与图像捕获部和光路调整部电连接，自适应控制部用于根据获取的图像控制微位移驱动组件伸缩；光学镜片用于改变光线的传输方向，以使光线传输至物料待测面。本申请实施例提供的相机调平对位测量装置，可以实现相机小景深条件下的清晰成像和完整成像，提高相机测量精度。

Description

一种相机调平对位测量装置及物料测量方法

技术领域

本申请涉及精密测量技术领域，特别是涉及一种相机调平对位测量装置及物料测量方法。

背景技术

在精密测量工程领域，广泛采用相机对物料进行拍摄测量，且相机配备高倍率远心镜头，以使相机的测量结果更为精密准确。高倍率远心镜头（以下简称镜头）具有较高的放大倍率，拍摄效果好，但相应的存在景深小的不足，即镜头可以清楚成像的距离范围较小。

相机对物料进行尺寸测量时，首先通过定位装置对物料的位置进行固定，便于相机更好的对物料待测面进行测量。但由于物料的结构设计以及物料与定位装置之间的安装误差等原因，物料待测面与定位装置的定位基准面之间存在微小的角度偏差，从而使物料待测面与相机焦平面之间存在角度偏差，导致物料待测面部分位于镜头的景深外，相机拍摄到的超出镜头的景深的图像存在局部模糊的问题，模糊部分无法精确测量，导致相机的测量精度较低，且难以得到物料待测面整体的清晰图像。

发明内容

本申请实施例的目的在于提供一种相机调平对位测量装置及物料测量方法，以实现相机小景深条件下的清晰成像和完整成像，提高相机测量精度。具体技术方案如下：

本申请第一方面的实施例提供了一种相机调平对位测量装置，包括：

同轴支撑部，所述同轴支撑部包括底板；

图像捕获部，所述图像捕获部设置于所述底板上，所述图像捕获部包括镜头；

光路调整部，所述光路调整部设置于所述底板上，所述光路调整部和/或所述图像捕获部可相对于所述底板沿所述镜头的光轴方向移动；所述光路调整部包括：壳体、微位移驱动组件和光学镜片，所述壳体上设有与所述镜头相对设置的第一透光区，以及与物料待测面相对设置的第二透光区，所述第二透光区与所述第一透光区垂直设置；所述光学镜片置于所述壳体内，且所述光学镜片相对于所述底板倾斜设置，所述光学镜片包括与所述第一透光区及所述第二透光区相对的反射面；所述微位移驱动组件置于所述壳体内且位于所述光学镜片背离所述反射面的一侧，所述微位移驱动组件用于驱动所述光学镜片绕第一轴线和/或第二轴线转动，所述第一轴线和所述第二轴线平行于所述光学镜片，且所述第一轴线与所述第二轴线相垂直；

光源，所述光源用于产生朝向所述光学镜片的光线，所述光学镜片用于改变所述光线的传输方向，以使所述光线传输至所述物料待测面；

自适应控制部，所述自适应控制部与所述图像捕获部和所述光路调整部电连接，所述自适应控制部用于接收所述图像捕获部采集到的所述物料待测面的图像，并根据所述图像控制所述微位移驱动组件伸缩。

一些实施例中，所述微位移驱动组件包括第一驱动器和第二驱动器，所述第一驱动器和所述第二驱动器沿所述第一轴线间隔设置，所述第一驱动器和所述第二驱动器用于驱动所述光学镜片绕所述第二轴线旋转；和/或所述微位移驱动组件包括第三驱动器和第四驱动器，所述第三驱动器和所述第四驱动器沿所述第二轴线间隔设置，所述第三驱动器和所述第四驱动器用于驱动所述光路调整部绕所述第一轴线旋转。

一些实施例中，所述光学镜片为反射镜；所述光路调整部还包括固定块，所述固定块固定设置于所述壳体内，所述固定块包括平行于所述反射镜设置的倾斜面，所述微位移驱动组件的一侧固定设置于所述倾斜面上，所述微位移驱动组件的另一侧与所述反射镜背离所述反射面的一侧连接；所述光源设置于所述图像捕获部远离所述底板的一侧，且所述光源产生的光线的传输方向平行于所述镜头的光轴方向。

一些实施例中，所述光路调整部还包括第一阻尼器，所述微位移驱动组件通过所述第一阻尼器与所述反射镜背离所述反射面的一侧连接。

一些实施例中，所述光学镜片为半反射镜；所述光路调整部还包括支架，所述支架置于所述壳体内，所述支架包括一体连接的第一侧壁、第二侧壁、第三侧壁和第四侧壁，所述第一侧壁、所述第二侧壁、所述第三侧壁及所述第四侧壁共同围绕形成两端具有开口的容纳腔，所述第一侧壁和所述第三侧壁平行于所述第二透光区设置，且所述第一侧壁相较于所述第三侧壁更加靠近所述第二透光区设置，所述半反射镜与所述支架固定连接且覆盖所述容纳腔的一端开口；所述微位移驱动组件的一侧固定设置于所述壳体内壁，所述微位移驱动组件的另一侧与所述第三侧壁连接，所述微位移驱动组件用于驱动所述支架绕所述第一轴线和/或所述第二轴线转动；所述光源固定设置于所述容纳腔内。

一些实施例中，所述光路调整部还包括第二阻尼器，所述微位移驱动组件通过所述第二阻尼器与所述第三侧壁连接。

一些实施例中，所述底板上设有轨道，所述轨道的延伸方向平行于所述镜头的光轴方向；所述相机调平对位测量装置还包括平移对焦部，所述平移对焦部与所述轨道滑动连接，所述图像捕获部固定设置于所述平移对焦部上；和/或所述相机调平对位测量装置还包括平移微调台，所述平移微调台与所述轨道滑动连接，所述光路调整部固定设置于所述平移微调台上。

一些实施例中，所述微位移驱动组件包括压电陶瓷驱动器或音圈电机。

一些实施例中，所述自适应控制部包括工控机。

本申请第二方面的实施例提供了一种物料测量方法，应用于上述中任一所述的相机调平对位测量装置中的自适应控制部，所述相机调平对位测量装置还包括同轴支撑部、图像捕获部和光路调整部，所述物料测量方法包括：

通过所述图像捕获部获取物料的待测面的图像；

将所述图像分割为多个子图像；

确定各个子图像的图像清晰度；

根据所述多个子图像的图像清晰度极差调整所述光路调整部中的微位移驱动组件的位移伸缩量，以使所述光路调整部中的光学镜片绕第一轴线和/或第二轴线转动，直至所述多个子图像的图像清晰度极差小于第一预设阈值，其中，所述多个子图像的清晰度极差为所述多个子图像的图像清晰度中最大的图像清晰度与最小的图像清晰度的差值；

根据所述各个子图像的图像清晰度极差控制所述图像捕获部和/或所述光路调整部相对于所述同轴支撑部移动，直至所述各个子图像的图像清晰度极差小于第二预设阈值，其中，所述图像捕获部和/或所述光路调整部的移动方向平行于所述图像捕获部中镜头的光轴方向；

根据所述待测面的图像对所述物料进行轮廓识别及尺寸测量。

一些实施例中，所述根据所述各个子图像的图像清晰度极差调整所述光路调整部中微位移驱动组件的位移伸缩量的步骤，包括：

确定每一子图像中各个像素点的灰度值；

根据每一子图像中各个像素点的灰度值确定多个子图像间的灰度梯度值；

根据所述灰度梯度值确定所述图像的灰度梯度矢量；

跟据所述灰度梯度矢量确定所述光路调整部中微位移驱动组件的位移伸缩量。

本申请实施例中提供的相机调平对位测量装置中，光路调整部包括壳体，壳体上具有垂直设置的第一透光区和第二透光区，壳体内设置有倾斜设置的光学镜片，且光学镜片的反射面朝向第一透光区和第二透光区，由于第一透光区与镜头相对设置，第二透光区与物料待测面对应设置，因此光线经由物料待测面反射后能够经由第二透光区到达光学镜片的反射面，然后经过光学镜片反射后到达镜头，因此镜头能够获取到物料待测面经由光学镜片所成的图像，使得镜头能够通过光学镜片拍摄到物料待测面。通过本申请实施例提供的相机调平对位测量装置对物料进行测量时，首先控制光源开启，使光源产生的光线经由光学镜片反射或折射后到达物料待测面，使得物料待测面处具有充足的光线，并使第二透光区与物料待测面相对设置，镜头与第一透光区相对设置，即使得镜头通过第一透光区及第二透光区能够拍摄到完整的物料待测面。图像捕获部的镜头获取到物料待测面的图像后，将图像发送至自适应控制部，自适应控制部根据图像不同区域的清晰度控制微位移驱动组件伸缩，使得光学镜片绕第一轴线和/或第二轴线转动，调整光学镜片相对于底座的倾斜角度，从而改变物料待测面反射的光线的光路，直至待测物料面经由光学镜片所成的图像与图像捕获部的镜头的焦平面平行。最后控制图像捕获部和/或光路调整部沿光轴的轴线方向移动，调整镜头的焦距，使得物料待测面经由光学镜片所成的图像全部位于镜头的景深内，通过图像捕获部获取到物料待测面完整及清晰的图像，实现物料的测量。

其中，由于自适应控制部能够根据图像捕获部所拍摄的图像的不同区域的清晰度控制微位移驱动组件的伸缩量，从而对光学镜片的倾斜角度进行调整，能够对物料待测面经由光学镜片所成的图像进行调整，使得物料待测面经由光学镜片所成的图像与镜头焦平面平行。并且由于图像捕获部和/或光路调整部能够沿光轴的轴线方向移动，因此图像捕获部中镜头焦平面与光路调整部之间的距离可以调整，从而实现镜头焦距的调整，使得物料待测面经由光学镜片所成的图像全部位于镜头的景深内，使镜头能够获取到物料待测面完整且清晰的图像，实现相机小景深条件下的清晰成像和完整成像，便于相机对物料待测面进行轮廓识别及尺寸测量，提高相机的测量精度。

当然，实施本申请的任一产品或方法并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。上述说明仅是本申请技术方案的概述，为了能够更清楚了解本申请的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本申请的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本申请的具体实施方式。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的实施例。

图1为相关技术中一种存在角度定位偏差的物料测量场景示意图；

图2为相关技术中一种全景深合成方法中的图像拼接示意图以及图像清晰度示意图；

图3为相关技术中一种调平对位方法示意图；

图4为本申请一些实施例中一种相机调平对位测量装置的装置组成及交互关系示意图；

图5为本申请一些实施例中一种相机调平对位测量装置的一种结构示意图；

图6为本申请一些实施例中一种相机调平对位测量装置的另一种结构示意图；

图7为本申请一些实施例中光路调整部为反射镜时的结构示意图；

图8为图7中沿A方向的俯视图；

图9为本申请一些实施例中微位移驱动组件处于初始状态时，光学镜片与倾斜面平行时的结构示意图；

图10为本申请一些实施例中第三驱动器和第四驱动器联动时，光学镜片绕第一轴线转动的结构示意图；

图11为本申请一些实施例中第一驱动器和第二驱动器联动时，光学镜片绕第二轴线转动的结构示意图；

图12为本申请一些实施例中物料待测面示意图，以及光路调整部调整前的光路示意图；

图13为本申请一些实施例中光路调整部调整后的光路示意图；

图14为本申请一些实施例中光路调整部为半反射镜时的结构示意图；

图15为图14中沿B方向的仰视图；

图16为本申请一些实施例中一种相机调平对位测量装置的一种局部结构示意图；

图17为本申请一些实施例中一种相机调平对位测量装置的另一种局部结构示意图；

图18为图17中相机调平对位测量装置的局部结构俯视图；

图19为本申请一些实施例中一种物料测量方法的测量过程示意图；

图20为本申请一些实施例中灰度梯度矢量示意图；

图21为本申请一些实施例中一种物料测量方法的流程图；

附图标记：待测物料100、定位装置200、焦点区域300、同轴支撑部1、底板11、轨道12、图像捕获部2、镜头21、相机22、光路调整部3、壳体31、第一透光区311、第二透光区312、微位移驱动组件32、第一驱动器321、第二驱动器322、第三驱动器323、第四驱动器324、光学镜片33、反射面301、反射镜331、半反射镜332、固定块34、第一阻尼器351、第二阻尼器352、支架36、第一侧壁361、第三侧壁362、导热件37、散热件38、扩散板39、光源4、平移对焦部5、驱动电机51、平移微调台6、紧固件61、定位件62、自适应控制部7。

具体实施方式

下面将结合附图对本申请技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本申请的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本申请的保护范围。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同；本文中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请；本申请的说明书和权利要求书及上述附图说明中的术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。

在本申请实施例的描述中，技术术语“第一”“第二”等仅用于区别不同对象，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量、特定顺序或主次关系。在本申请实施例的描述中，“多个”的含义是两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。

在本申请实施例的描述中，术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

在本申请实施例的描述中，术语“多个”指的是两个以上（包括两个），同理，“多组”指的是两组以上（包括两组），“多片”指的是两片以上（包括两片）。

在本申请实施例的描述中，技术术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请实施例的限制。

在本申请实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，技术术语“安装”“相连”“连接”“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；也可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请实施例中的具体含义。

高倍率远心镜头在精密测量工程和机器视觉等领域都具有广泛应用，例如，在精密测量工程领域，高倍率远心镜头经常用于对物料的尺寸进行非接触测量；在机器视觉领域，高倍率远心镜头经常用于产品鉴定、产品缺陷检查、电路板上芯片检查以及测定其他产品表面贴片是否合格等。高倍率远心镜头应用广泛，但高倍率远心镜头存在景深小的不足，即高倍率远心镜头可以清楚成像的距离范围较小。

参见图1，其为相关技术中一种存在角度定位偏差的物料测量场景示意图。在采用具有高倍率远心镜头的相机22对物料进行尺寸测量的过程中，由于物料的结构设计及加工误差等客观因素的存在，待测物料100固定于物料的定位装置200时，待测物料100与定位装置200之间存在间隙或偏差，导致待测物料100的物料待测面与定位装置200的定位基准面存在微小角度偏差。因此在高倍率远心镜头批量测量物料的过程中，待测物料100的物料待测面与高倍率远心镜头的焦平面之间存在角度偏差，且由于高倍率远心镜头的景深L1不足，物料待测面的局部区域超出高倍率远心镜头的景深L1，如图1所示，高倍率远心镜头无法清晰拍摄物料待测面超出景深的局部区域，使得经由超出高倍率远心镜头拍摄的物料待测面的图像存在局部模糊的问题，难以得到待测物料100的物料待测面全图的清晰图像，导致相机22的测量精度较低。也就是说，由于镜头21景深不足，待测物料100的被测面与相机22焦平面存在角度偏差，超出景深的待测物料100图像存在局部模糊的问题，测量精度较低。

由于高精度全清晰的图像捕获对于提升相机22的测量精度及保证产品质量而言至关重要，因此相关技术中，一般通过全景深图像生成方法或者调平对位方法解决待测物料100的物料待测面图像存在局部模糊的问题。

在全景深图像生成方法中，沿镜头21景深方向拍摄待测物料100的物料待测面的多张图像，融合多张图像中各自的清晰区域得到待测物料100的物料待测面的完整清晰图像。该方法采用的测量装置结构简单，算法较为成熟，但是实现多张图像清晰区域的提取和拼接的算法复杂，且多张图像清晰区域的拼接边缘存在图像畸变和清晰度锯齿状波动，如图2所示，图中黑色圆点表示镜头21的焦点区域300。尤其是对于高粗糙度物料表面成像，多张图像清晰区域的拼接效果不理想。

在调平对位方法中，先检测物料待测面与相机22焦平面之间的角度偏差，然后对相机22进行细微移动，通过调整相机22焦平面的位置调整消除物料待测面与相机22焦平面之间的角度偏差，使得物料待测面与相机22焦平面平行，从而实现物料待测面的完整成像和清晰成像，如图3所示。调平对位方法的对位精度和测量精度高，但是相机测量系统的旋转角度和行程较大，调平对位周期长，且需要添加相机微动调平装置，导致测量装置的整体结构较为复杂。

为实现相机小景深条件下的清晰成像和完整成像，提高相机测量精度，本申请实施例提供了一种相机调平对位测量装置及物料测量方法，通过相机调平对位测量装置消除物料待测面与相机焦平面之间的角度偏差，并结合沿镜头光轴方向运动的自动对焦机构，使得物料待测面位于镜头景深内，消除多张图像拼接带来的图像畸变和清晰度锯齿状波动，提升相机测量精度。

本申请第一方面的实施例提供了一种相机调平对位测量装置，如图4至图6所示，相机调平对位测量装置包括同轴支撑部1、图像捕获部2、光路调整部3、光源4和自适应控制部7；同轴支撑部1包括底板11，图像捕获部2设置于底板11上，图像捕获部2包括镜头21；光路调整部3设置于底板11上，光路调整部3和/或图像捕获部2可相对于底板11沿镜头21的光轴方向移动；光路调整部3包括：壳体31、微位移驱动组件32和光学镜片33，壳体31上设有与镜头21相对设置的第一透光区311，以及与物料待测面相对设置的第二透光区312，第二透光区312与第一透光区311垂直设置；光学镜片33置于壳体31内，且光学镜片33相对于底板11倾斜设置，光学镜片33包括与第一透光区311及第二透光区312相对的反射面301；微位移驱动组件32置于壳体31内且位于光学镜片33背离反射面301的一侧，微位移驱动组件32用于驱动光学镜片33绕第一轴线和/或第二轴线转动，第一轴线和第二轴线平行于光学镜片33，且第一轴线和第二轴线相垂直；光源4用于产生朝向光学镜片33的光线，具体的，光源4与镜头21的光轴是同轴光源，即由光源4出射的光线平行于镜头21的光轴，光学镜片33用于改变光线的传输方向，以使光线传输至物料待测面；自适应控制部7与图像捕获部2和光路调整部3电连接，自适应控制部7用于接收图像捕获部2采集到的物料待测面的图像，并根据图像控制微位移驱动组件32伸缩。

本申请实施例中，如图5和图6所示，同轴支撑部1包括底板11，底板11用于对位于其上方的图像捕获部2、光路调整部3等结构提供支撑。图像捕获部2与底板11连接，且图像捕获部2可相对于底板11沿镜头21的光轴方向移动。图像捕获部2为相机22或摄像机，相机22及摄像机上固定设置有镜头21。其中，镜头21可以为高倍率镜头21，例如，镜头21可以为高倍率远心镜。本申请实施中，镜头21的光轴和光路调整部3同轴布置，即镜头21的光轴和经由光路调整部3内光学镜片33反射的整体反射光线的中心轴同轴。图像捕获部2用于拍摄物料待测面，获取物料待测面的图像信息，并将获取的图像信息发送给自适应控制部7。

本申请实施例中，如图5和图6所示，光路调整部3可相对于底板11沿镜头21的光轴方向移动，光路调整部3包括壳体31，壳体31上具有垂直设置的第一透光区311和第二透光区312，壳体31内设置有倾斜设置的光学镜片33，且光学镜片33的反射面301朝向第一透光区311和第二透光区312，由于第一透光区311与镜头21相对设置，第二透光区312与待测物料100的物料待测面对应设置，因此光线经由待测物料100的物料待测面反射后能够经由第二透光区312到达光学镜片33的反射面301，然后经过光学镜片33反射后到达镜头21，因此镜头21能够获取到待测物料100的物料待测面经由光学镜片33所成的图像，使得镜头21能够通过光学镜片33拍摄到待测物料100的物料待测面。微位移驱动组件32置于壳体31内且位于光学镜片33背离反射面301的一侧，微位移驱动组件32用于驱动光学镜片33绕第一轴线和/或第二轴线转动，即光路调整部3通过微位移驱动组件32的伸缩运动实现光学镜片33在同一平面内的二自由度角度调整，使得经由光学镜片33反射的光线实现X方向自由度和Y方向自由度的二自由度光路的调整，如图8所示。其中，图8中Y方向为第一轴线的延伸方向，图8中X方向为第二轴线的延伸方向。通过改变微位移驱动组件32的伸缩量调整光学镜片33的角度，使得镜头21的焦平面与光学镜片33内呈现的物料待测面平行，保证光学镜片33反射的待测物料100的物料待测面的光线垂直入射至图像捕获部2，使得光学镜片33反射的待测物料100的物料待测面完全进入镜头21的景深范围内，最终采集到待测物料100的物料待测面完整清晰的图像。

本申请实施例中，如图4、图5和图6所示，由于环境光源无法满足精密测量的光需求，因此需要设置光源4，光源4用于产生朝向光学镜片33的光线，光学镜片33用于通过反射或折射改变光线的传输方向，以使光线传输至物料待测面，使得物料待测面处具有充足的光源4，从而使得镜头21可以获取到物料待测面的清晰图像。其中，可以根据高倍率镜头的规格选择光源4的安装位置，从而分别对应不同的光路调整部3，使相机调平对位测量装置能够更好的对物料待测面进行轮廓识别及尺寸测量。自适应控制部7与图像捕获部2和光路调整部3电连接，自适应控制部7用于接收图像捕获部2采集到的物料待测面的图像信息，以及根据图像信息控制微位移驱动组件32移动。自适应控制部7还可以根据图像信息控制图像捕获部2的移动，从而控制镜头21的焦平面与光学镜片33内反射的物料待测面之间的距离，便于镜头21对焦，使图像捕获部2能捕获到完整且清晰的图像。自适应控制部7可以安装在底板11上，也可以安装在不影响图像捕获部2和光路调整部3移动的其他位置，本申请对此不作限定。

通过本申请实施例提供的相机调平对位测量装置对物料进行测量时，首先控制光源4开启，使光源4产生的光线经由光学镜片33反射或折射后到达物料待测面，使得物料待测面处具有充足的光线，并使第二透光区312与物料待测面相对设置，镜头21与第一透光区311相对设置，即使得镜头21通过第一透光区311及第二透光区312能够拍摄到完整的物料待测面。图像捕获部2的镜头21获取到物料待测面的图像后，将图像发送至自适应控制部7，自适应控制部7根据图像不同区域的清晰度控制微位移驱动组件32伸缩，使得光学镜片33绕第一轴线和/或第二轴线转动，在保证镜头21的光轴和光路调整部3同轴布置的前提下，调整光学镜片33相对于底座的倾斜角度，从而改变物料待测面反射的光线的光路，直至物料待测面经由光学镜片33所成的图像与图像捕获部2的镜头21的焦平面平行。最后控制图像捕获部2和/或光路调整部3沿镜头21光轴的轴线方向移动，调整镜头21的焦距，使得物料待测面经由光学镜片33所成的图像全部位于镜头21的景深内，通过图像捕获部2获取到物料待测面完整及清晰的图像，实现物料的测量。

本申请实施例中，由于自适应控制部7能够根据图像捕获部2所拍摄的图像的不同区域的清晰度控制微位移驱动组件32的伸缩量，从而对光学镜片33的倾斜角度进行调整，能够对物料待测面经由光学镜片33所成的图像进行调整，使得物料待测面经由光学镜片33所成的图像与镜头21焦平面平行。并且由于图像捕获部2和/或光路调整部3能够沿光轴的轴线方向移动，因此图像捕获部2中镜头21焦平面与光路调整部3之间的距离可以调整，从而实现镜头21焦距的调整，使得物料待测面经由光学镜片33所成的图像全部位于镜头21的景深内，使镜头21能够获取到物料待测面完整且清晰的图像，实现相机22小景深条件下的清晰成像和完整成像，便于相机22对物料待测面进行轮廓识别及尺寸测量，提高相机22的测量精度。此外，本申请实施例中，通过相机调平对位测量装置消除物料待测面与相机22焦平面之间的角度偏差，并结合沿镜头21光轴方向运动的自动对焦机构，使得物料待测面位于镜头21景深内，还可以消除多张图像拼接带来的图像畸变和清晰度锯齿状波动，避免图像拼接算法导致的物料待测面的图像不清晰，提升相机22测量精度，且本申请中的相机调平对位测量装置的结构简单，便于操作。

可选的，第一透光区311可以为设置在壳体31的表面上的透光通孔，第一透光区311也可以为使壳体31表面的部分区域设置为透光材料后形成，本申请对此不作限定。第二透光区312也可以为设置在壳体31的表面上的透光通孔，第二透光区312也可以为使壳体31表面的部分区域设置为透光材料后形成，本申请对此不作限定。其中，透光材料包括但不限于玻璃、透明树脂等。

一些实施例中，如图4、图7、图8、图14和图15所示，微位移驱动组件32包括第一驱动器321和第二驱动器322，第一驱动器321和第二驱动器322沿第一轴线间隔设置，第一驱动器321和第二驱动器322用于驱动光学镜片33绕第二轴线旋转；和/或微位移驱动组件32包括第三驱动器323和第四驱动器324，第三驱动器323和第四驱动器324沿第二轴线间隔设置，第三驱动器323和第四驱动器324用于驱动光路调整部3绕第一轴线旋转。

本申请实施例中，微位移驱动组件32能够驱动光学镜片33绕第一轴线及第二轴线转动，微位移驱动组件32包括第一驱动器321、第二驱动器322、第三驱动器323和第四驱动器324。如图7和图14所示，四个驱动器在壳体31内并联设置，即四个驱动器间隔分布且不位于同一直线上。自适应控制部7通过控制调整第一驱动器321、第二驱动器322、第三驱动器323和第四驱动器324各自的伸缩量，实现光学镜片33的角度调整。具体的，如图9所示，第一驱动器321、第二驱动器322、第三驱动器323和第四驱动器324的伸缩量相同时，光学镜片33处于初始状态。

一些实施例中，微位移驱动组件32仅包括第一驱动器321和第二驱动器322，第一驱动器321和第二驱动器322沿第一轴线间隔设置，当第一驱动器321和第二驱动器322联动时，即第一驱动器321和第二驱动器322的伸缩量发生变化时，如图11所示，第一驱动器321和第二驱动器322能够驱动光学镜片33绕第二轴线旋转。

一些实施例中，微位移驱动组件32仅包括第三驱动器323和第四驱动器324，第三驱动器323和第四驱动器324沿第二轴线间隔设置，当第三驱动器323和第四驱动器324联动时，即第三驱动器323和第四驱动器324的伸缩量发生变化时，如图10所示，第三驱动器323和第四驱动器324能够驱动光学镜片33绕第一轴线旋转。

一些实施例中，如图9至图11所示，微位移驱动组件32包括第一驱动器321、第二驱动器322、第三驱动器323和第四驱动器324，四个驱动器在壳体31内并联设置，即四个驱动器间隔分布且不位于同一直线上。当第一驱动器321、第二驱动器322、第三驱动器323和第四驱动器324联动时，即四个驱动器的伸缩量共同变化时，能够驱动光学镜片33在运动范围沿任意角度旋转，实现光学镜片33在同一平面内的二自由度角度调整，使得经由光学镜片33反射的光线实现X方向自由度和Y方向自由度的二自由度光路的调整。从而使镜头21的焦平面与光学镜片33内所成的物料待测面平行，保证光学镜片33反射的物料待测面的光线垂直入射至图像捕获部2，使光学镜片33内所成的物料待测面完全进入镜头21的景深范围内，最终采集到物料待测面完整清晰的图像。

一些实施例中，如图5、图7和图8所示，光学镜片33为反射镜331；光路调整部3还包括固定块34，固定块34固定设置于壳体31内，固定块34包括平行于反射镜331设置的倾斜面，微位移驱动组件32的一侧固定设置于倾斜面上，微位移驱动组件32的另一侧与反射镜331背离反射面301的一侧连接；光源4设置于图像捕获部2远离底板11的一侧，且光源4产生的光线的传输方向平行于镜头21的光轴方向。

本申请实施例中，如图5所示，光学镜片33为反射镜331，反射镜331用于将物料待测面的光线反射至相机22的焦平面，通过调整反射镜331的角度改变物料待测面的光线的传输光路，使得镜头21的焦平面与光学镜片33内所成的物料待测面平行。固定块34用于固定微位移驱动组件32，从而固定反射镜331，如图9所示，此时反射镜331处于初始位置，即反射镜331与倾斜面平行设置。固定块34还起到保护位于其上方的微位移驱动组件32和反射镜331等结构的作用。固定块34底部与壳体31固定连接，壳体31底部与平移微调台6固定连接，并保证反射镜331反射至第一透光区311的光线与图像捕获部2中的镜头21光轴同轴，使得镜头21的焦平面与光学镜片33内所成的物料待测面平行。且微位移驱动组件32中的四个驱动器以并联的方式与固定块34固定连接，通过四个并联的驱动器的伸缩运动实现反射镜331的二自由度角度调整，使反射镜331能够反射物料待测面的完整图像，且反射镜331反射的完整图像位于镜头21的景深内。

此外，当光路调整部3中的光学镜片33为反射镜331时，如图5所示，光源4设置于图像捕获部2远离底板11的一侧，且光源4产生的光线的传输方向平行于镜头21的光轴方向。可选的，光源4可以为补光灯。

进一步的，如图12和图13所示，以光学镜片33为反射镜331为例，对相机调平对位测量装置的调平过程以及调平原理进行说明，其中，图12为光路调整部3调整前的状态示意图，图13为光路调整部3调整后的状态示意图。如图12所示，待测物料100与物料的定位装置200之间存在间隙或偏差，导致待测物料100的物料待测面与定位装置200的定位基准面存在微小角度偏差，使待测物料100的物料待测面与相机22焦平面之间存在角度偏差，角度偏差为α。相机22采用的高倍率远心镜头的景深为L1，但物料待测面沿景深方向的垂直偏差为L2，L2的部分区域超出了L1的范围。基于此，图像捕获部2经由反射镜331拍摄到的物料待测面的图像中，位于景深L1内的物料待测面区域D1是清晰的，但位于景深L1外的物料待测面区域D2是模糊的。因此，通过对微位移驱动组件32中的驱动器的伸缩量进行调整，具体的，如图13所示，使第一驱动器321伸长，第二驱动器322缩短，使得反射镜331绕第二轴线逆时针转动β角度，即使反射镜331相对于倾斜面产生角度偏移，偏移角度为β，使反射镜331能够反射物料待测面的完整图像，且反射镜331反射的完整图像位于镜头21的景深L1内，使物料待测面的全部图像在镜头21内都是清晰的，实现相机22小景深条件下的完整及清晰成像，提高相机22测量精度。具体的，反射镜331的偏移角度β可以为α/2，反射镜331的偏移角度可根据实际情况进行调整，本申请对此不作具体限定。

需要说明的是，为体现反射镜331的调整过程，图12及图13将物料与定位装置200的定位基准面间的角度偏差及反射镜331的调整角度做夸大处理，实际测量过程中，由于是采用高倍率远心镜头21的高精度测量，物料与定位装置200的定位基准面间的角度偏差及反射镜331的调整角度均小于1度。

一些实施例中，如图5、图7和图8所示，光路调整部3还包括第一阻尼器351，微位移驱动组件32通过第一阻尼器351与反射镜331背离反射面301的一侧连接。

本申请实施例中，如图5、图7和图8所示，第一阻尼器351位于反射镜331和微位移驱动组件32之间且与反射镜331和微位移驱动组件32固定连接。第一阻尼器351的数量可根据微位移驱动组件32中驱动器的数量设置，本申请中，第一阻尼器351的数量为4，第一阻尼器351用于缓冲反射镜331和微位移驱动组件32之间的作用力，保证微位移驱动组件32伸缩过程中的流畅性，进而保证反射镜331角度调整过程中运动的连续性，便于相机调平对位测量装置的测量。可选的，第一阻尼器351包括但不限于具有弹性力的弹簧、泡棉和橡胶垫等。

一些实施例中，如图6和图14所示，光学镜片33为半反射镜332；光路调整部3还包括支架36，支架36置于壳体31内，支架36包括一体连接的第一侧壁361、第二侧壁（图未示）、第三侧壁362和第四侧壁（图未示），第一侧壁361、第二侧壁、第三侧壁362及第四侧壁共同围绕形成两端具有开口的容纳腔，第一侧壁361和第三侧壁362平行于第二透光区312设置，且第一侧壁361相较于第三侧壁362更加靠近第二透光区312设置，半反射镜332与支架36固定连接且覆盖容纳腔的一端开口；微位移驱动组件32的一侧固定设置于壳体31内壁，微位移驱动组件32的另一侧与第三侧壁362连接，微位移驱动组件32用于驱动支架36绕第一轴线和/或第二轴线转动；光源4固定设置于容纳腔内。

本申请实施例中，如图6和图14所示，光学镜片33为半反射镜332，半反射镜332用于将物料待测面的光线反射至相机22的焦平面，通过调整半反射镜332的角度改变物料待测面的光线的传输光路，使得镜头21的焦平面与光学镜片33内所成的物料待测面平行。半反射镜332既用于反射，也用于使位于非反射面的光源4产生的光线能够透过半反射镜332透射并折射至镜头21和待测物料100的物料待测面。支架36为内部具有容纳腔的中空块状结构，如图6所示，支架36整体呈四棱台状，第一侧壁361为四棱台的顶面，第三侧壁362为四棱台的底面，第二侧壁和第四侧壁为四棱台的侧面且第二侧壁和第四侧壁的形状可以为直角梯形。支架36位于微位移驱动组件32上方且与微位移驱动组件32固定连接，具体的，第三侧壁362位于微位移驱动组件32上方且与微位移驱动组件32固定连接。半反射镜332与第一侧壁361及第三侧壁362固定连接，通过微位移驱动组件32驱动第三侧壁362产生转动，从而使半反射镜332产生角度转动，实现镜头21的焦平面与光学镜片33内所成的物料待测面平行。支架36还用于固定光源4，在微位移驱动组件32驱动支架36改变半反射镜332的旋转角度的过程中，支架36可以使半反射镜332和光源4始终保持固定角度，保证光源4发出的光线的透射和折射质量。

此外，当光路调整部3中的光学镜片33为半反射镜332时，如图6所示，光源4固定设置于容纳腔内。通过支架36保证半反射镜332与光源4之间具有固定角度，可以使光源4发出的光线通过半反射镜332的折射照亮物料待测面，实现半反射镜332和镜头21的同轴补光，提高镜头21获取的物料待测面的图像质量，提高相机调平对位测量装置的测量精度。可选的，光源4可以为补光灯，或具有多个阵列分布的LED（Light-Emitting Diode Light，发光二极管）的灯板。

一些实施例中，如图6和图14所示，光路调整部3还包括导热件37和散热件38，光源4、导热件37及散热件38都位于容纳腔内，且导热件37和散热件38靠近容纳腔远离半反射镜332的一端开口设置，容纳腔远离半反射镜332的一端开口用于使容纳腔内的热量能够更快地从支架36逸散出去。具体的，散热件38置于光源4的背光侧，导热件37设置于光源4和散热件38之间。光源4在长时间使用过程中会产生较大的热量，因此在光源4的背光侧设置导热件37和散热件38，导热件37用于将光源4在发光过程中产生的热量传导至散热件38，再经由散热件38将热量通过容纳腔的开口逸散出去，降低光源4产生的热量对光路调整部3的其他结构的影响，提高光路调整部3的使用寿命。

一些实施例中，如图6和图14所示，光路调整部3还包括扩散板39，扩散板39置于光源4和半反射镜332之间，且扩散板39与光源4平行设置，扩散板39用于对光源4的出射光线进行散射或漫反射，使光源4的出射光线分布更加均匀，提高光源4的补光照亮效果。扩散板39还可以替换为毛玻璃、磨砂玻璃或工程散射件等。

本申请实施例中，如图5和图6所示，光路调整部3具有两种结构，可以根据相机22及镜头21的类型灵活调整光路调整部3的类型。具体的，当相机22自带光源4，即光源4固定设置于镜头21上时，可以选用内部不设置有光源4的光路调整部3，如图5所示；当相机22不具有光源4时，可以选用内部设置有光源4的光路调整部3，如图6所示。

一些实施例中，如图6、图14和图15所示，光路调整部3还包括第二阻尼器352，微位移驱动组件32通过第二阻尼器352与第三侧壁362连接。

本申请实施例中，如图6、图14和图15所示，第二阻尼器352位于第三侧壁362和微位移驱动组件32之间且与第三侧壁362和微位移驱动组件32固定连接。第二阻尼器352的数量可根据微位移驱动组件32中驱动器的数量设置，本申请中，第二阻尼器352的数量为4，第二阻尼器352用于缓冲第三侧壁362和微位移驱动组件32之间的作用力，保证微位移驱动组件32伸缩过程中的流畅性，进而保证半反射镜332角度调整过程中运动的连续性，便于相机调平对位测量装置的测量。可选的，第二阻尼器352包括但不限于具有弹性力的弹簧、泡棉和橡胶垫等。

一些实施例中，如图16、图17和图18所示，底板11上设有轨道12，轨道12的延伸方向平行于镜头21的光轴方向；相机调平对位测量装置还包括平移对焦部5，平移对焦部5与轨道12滑动连接，图像捕获部2固定设置于平移对焦部5上；和/或相机调平对位测量装置还包括平移微调台6，平移微调台6与轨道12滑动连接，光路调整部3固定设置于平移微调台6上。

本申请实施例中，如图16、图17和图18所示，图像捕获部2设置于底板11上，且图像捕获部2通过平移对焦部5和轨道12与底板11连接，光路调整部3设置于底板11上，且光路调整部3通过平移微调台6和轨道12与底板11连接。平移对焦部5包括相机支撑架，相机支撑架用于支撑和固定图像捕获部2，平移对焦部5用于带动图像捕获部2沿轨道12的延伸方向，即镜头21的光轴方向往复运动，改变图像捕获部2与光路调整部3之间的距离，从而调整镜头21的焦距，实现相机22对焦。同轴支撑部1包括底板11和轨道12，轨道12设置于底板11上方且与底板11固定连接。平移对焦部5和平移微调台6均位于轨道12上，可沿轨道12的延伸方向移动，进而实时保持同轴，即平移对焦部5和平移微调台6在平移过程中也处于同一轴线上。

另一些实施例中，图像捕获部2还可以直接设置于底板11上，且直接与底板11滑动连接，例如图像捕获部2为相机22时，相机22壳体可以直接与底板11连接。光路调整部3也可以直接设置于底板11上，且直接与底板11滑动连接，例如光路调整部3的壳体31直接与底板11滑动连接。

另一些实施例中，图像捕获部2及光路调整部3还可以通过其他的居间部件与底板11滑动连接，例如，图像捕获部2和光路调整部3还可以通过滑轮、丝杆、滚珠丝杠等居间部件与底板11滑动连接，本申请对此不作限定。

可选的，如图18所示，平移微调台6与光路调整部3之间通过定位件62定位，例如定位销和定位孔等；平移微调台6与光路调整部3之间通过紧固件61连接，例如螺钉和螺纹孔等。此外，由于光学镜片33包括反射镜331和半反射镜332，因此，可以设置不同的定位孔间距和螺纹孔间距适配不同的光路调整部3结构。可以通过自适应控制部7自动调节平移微调台6，和/或手动调节平移微调台6，使得壳体31的第一透光区311与镜头21相对设置，使第一透光区311与图像捕获部2同轴，即第一透光区311的出射光线与镜头21光轴平行，以及壳体31的第二透光区312与物料待测面相对设置，使第二透光区312与待测物料100对齐，处于同一直线上，便于光路调整部3的调平。

可选的，如图16所示，平移对焦部5还包括驱动电机51，驱动电机51设置于相机支撑架一侧且与相机支撑架固定连接，驱动电机51用于驱动相机支撑架沿镜头21的光轴方向往复运动，从而带动图像捕获部2沿镜头21的光轴方向往复运动，实现相机22对焦。

一些实施例中，微位移驱动组件32包括但不限于压电陶瓷驱动器、音圈电机等。即第一驱动器321、第二驱动器322、第三驱动器323和第四驱动器324可以为压电陶瓷驱动器和音圈电机，也可以为其他能够实现微位移驱动，定位精度为微米级或纳米级的驱动器件，本申请对此不作限定。其中，微位移驱动组件32的微位移驱动范围可以小于25μm。可选的，微位移驱动组件32中的驱动器可以为同种类型，也可以为不同类型，本申请对此不作限定。

一些实施例中，自适应控制部7包括工控机。工控机一般指工业控制计算机，用于接收图像捕获部2采集到的物料待测面的图像信息，计算当前物料的角度偏移量，进而控制光路调整部3的微位移驱动组件32改变光学镜片33的旋转角度，并控制平移对焦部5的驱动电机51驱动图像捕获部2移动完成对焦，从而得到物料待测面完整且清晰的图像。

本申请第二方面的实施例提供了一种物料测量方法，应用于上述中任一实施例中的相机调平对位测量装置中的自适应控制部7，相机调平对位测量装置还包括同轴支撑部1、图像捕获部2和光路调整部3，如图4和图19所示，物料测量方法包括：

步骤S1901，通过图像捕获部获取物料的待测面的图像；

步骤S1902，将图像分割为多个子图像；

步骤S1903，确定各个子图像的图像清晰度；

步骤S1904，根据多个子图像的图像清晰度极差调整光路调整部中的微位移驱动组件的位移伸缩量，以使光路调整部中的光学镜片绕第一轴线和/或第二轴线转动，直至多个子图像的图像清晰度极差小于第一预设阈值，其中，多个子图像的清晰度极差为多个子图像的图像清晰度中最大的图像清晰度与最小的图像清晰度的差值；

步骤S1905，根据各个子图像的图像清晰度极差控制图像捕获部和/或光路调整部相对于同轴支撑部移动，直至各个子图像的图像清晰度极差小于第二预设阈值，其中，图像捕获部和/或光路调整部的移动方向平行于图像捕获部中镜头的光轴方向；

步骤S1906，根据待测面的图像对物料进行轮廓识别及尺寸测量。

本申请实施例中，待测面也就是上述的物料待测面，上述步骤S1902中，子图像的数量不作限定，例如，如图4和图20所示，子图像可以为16个。其中，步骤S1904可以细化为，自适应控制部7对各子图像中的图像清晰度极差进行第一次判断，判断子图像中的图像清晰度极差是否小于第一设定阈值，从而判断图像捕获部2获取的图像是否完整。若各子图像中的图像清晰度极差小于第一设定阈值，则图像捕获部2获取的图像完整，可进行下一测量步骤，即自适应控制部7控制平移对焦部5根据对焦函数调整镜头21与物料之间的距离。若各子图像中的图像清晰度极差大于等于第一设定阈值，则图像捕获部2获取的图像不够完整，自适应控制部7继续根据图像清晰度分布矢量与物料二维偏移矢量的映射关系，计算当前物料的实际位置与设定位置之间的角度偏差，再次调整光路调整部3中的微位移驱动组件32的位移伸缩量，直至多个子图像的图像清晰度极差小于第一预设阈值，使图像捕获部2获取到完整的图像。

本申请实施例中，步骤S1905可以细化为，平移对焦部5根据对焦函数调整镜头21与物料之间的距离，然后自适应控制部7对子图像中的图像清晰度极差进行第二次判断，判断各子图像中的图像清晰度是否小于第二设定阈值，从而判断图像捕获部2获取的图像是否清晰。若各子图像中的图像清晰度小于第二设定阈值，则图像捕获部2获取的图像完整且清晰，此时自适应控制部7可提取物料待测面特征，对物料待测面进行轮廓识别和尺寸测量。若各子图像中的图像清晰度大于等于第二设定阈值，则图像捕获部2获取的图像完整但不够清晰，再次调整平移对焦部5根据对焦函数调整镜头21与物料之间的距离，直至各个子图像的图像清晰度极差小于第二预设阈值。其中，第一预设阈值和第二预设阈值可根据实际需求设定，如根据物料所需要的测量精度、镜头21类型等设定，本申请对此不作限定。

通过本申请实施例提供的相机调平对位测量装置对物料进行测量时，首先控制光源4开启，使光源4产生的光线经由光学镜片33反射或折射后到达物料待测面，使得物料待测面处具有充足的光线，并使第二透光区312与物料待测面相对设置，镜头21与第一透光区311相对设置，即使得镜头21通过第一透光区311及第二透光区312能够拍摄到完整的物料待测面。图像捕获部2的镜头21获取到物料待测面的图像后，将图像发送至自适应控制部7，自适应控制部7根据图像不同区域的清晰度控制微位移驱动组件32伸缩，使得光学镜片33绕第一轴线和/或第二轴线转动，调整光学镜片33相对于底座的倾斜角度，从而改变物料待测面反射的光线的光路，直至待测物料100面经由光学镜片33所成的图像与图像捕获部2的镜头21的焦平面平行。最后控制图像捕获部2和/或光路调整部3沿光轴的轴线方向移动，调整镜头21的焦距，使得物料待测面经由光学镜片33所成的图像全部位于镜头21的景深内，通过图像捕获部2获取到物料待测面完整及清晰的图像，实现物料的测量。

本申请实施例中，由于自适应控制部7能够根据图像捕获部2所拍摄的图像的不同区域的清晰度控制微位移驱动组件32的伸缩量，从而对光学镜片33的倾斜角度进行调整，能够对物料待测面经由光学镜片33所成的图像进行调整，使得物料待测面经由光学镜片33所成的图像与镜头21焦平面平行。并且由于图像捕获部2和/或光路调整部3能够沿光轴的轴线方向移动，因此图像捕获部2中镜头21焦平面与光路调整部3之间的距离可以调整，从而实现镜头21焦距的调整，使得物料待测面经由光学镜片33所成的图像全部位于镜头21的景深内，使镜头21能够获取到物料待测面完整且清晰的图像，实现相机22小景深条件下的清晰成像和完整成像，便于相机22对物料待测面进行轮廓识别及尺寸测量，提高相机22的测量精度。

一些实施例中，根据各个子图像的图像清晰度极差调整光路调整部3中微位移驱动组件32的位移伸缩量的步骤，包括：

步骤一，确定每一子图像中各个像素点的灰度值。

上述步骤一中，自适应控制部7可以通过每一子图像中各个像素点的灰度值确定每一子图像各个位置的清晰度，因此自适应控制部7将图像分割为多个子图像后，通过确定每一子图像中各个像素点的灰度值，得到多个子图像的多个像素点的灰度值。

步骤二，根据每一子图像中各个像素点的灰度值确定多个子图像间的灰度梯度值。

上述步骤二中，自适应控制部7获取到每一子图像中各个像素点的灰度值后，可用该子图像中多个像素点的灰度值的均值表示该子图像的灰度值，或者，用该子图像的多个像素点的灰度值中的最大灰度值或最小灰度值表示该子像素的灰度值，然后比较每相邻的两个子图像之间的灰度值，确定多个子图像之间的灰度梯度值。

步骤三，根据灰度梯度值确定图像的灰度梯度矢量。

上述步骤三中，自适应控制部7获取到多个子图像之间的灰度梯度值后，可以根据灰度梯度值确定整个图像的灰度梯度矢量，其中，灰度梯度矢量具有方向，灰度梯度矢量能够表示多个子图像之间灰度值的大小情况，灰度梯度矢量的方向能够表示多个子图像的灰度值的递增方向或递减方向，如图20所示，图20中b部分至e部分中的箭头即表示图像的灰度梯度矢量的方向，即多个子图像的灰度值的递增方向或递减方向。

步骤四，跟据灰度梯度矢量确定光路调整部3中微位移驱动组件32的位移伸缩量。

上述步骤四中，自适应控制部7确定图像的灰度梯度矢量后，可以确定图像中各个子图像处的清晰度的情况，自适应控制部7可以根据基于灰度值的清晰度评价函数，通过灰度梯度矢量确定图像的清晰度分布矢量，然后根据图像清晰度分布矢量调整微位移驱动组件32中多个驱动器的位移伸缩量，从而调整光学镜片33的旋转方向及旋转角度。其中，基于灰度值的清晰度评价函数用于表示每一子图像中清晰度与灰度值的对应关系。具体的，自适应控制部7可以根据图像清晰度分布矢量与物料二维偏移矢量的映射关系，计算光学镜片33的角度偏差，从而计算光学镜片33的偏移量。其中，图像清晰度分布矢量与物料二维偏移矢量的映射关系用于表示，物料沿X方向或Y方向偏转多少度后，待测物料100的物料待测面经由光学镜片33反射后的图像能够与镜头21的焦平面平行，从而使得镜头21能够拍摄到完整清晰的物料待测面。

本申请提供的物料测量方法，能够实现相机22的自标定调平对位，自标定即不需要通过标定块，仅仅通过图象点之间的对应关系对相机22进行标定，从而对物料待测面进行轮廓分析和尺寸测量，能够简化相机调平对位测量装置的结构，提高相机22的测量精度。

具体的，通过灰度梯度矢量确定图像清晰度分布矢量的原理及过程包括：

步骤一：图像分割：将图像捕获部2捕获的图像分割为多个子图像块，分割越精细，子图像块越多，光学镜片33的光路调整角度越精确。如图20中a部分所示，本申请中将图像分为16个子像素块；

步骤二：建立基于灰度值的清晰度评价函数。分析各子图像块的灰度值以及各子图像块之间的灰度梯度值，计算捕获图像的灰度梯度矢量。如图20中b部分、c部分、d部分和e部分中的箭头所示，其中箭头表示图像的灰度梯度矢量的方向，即沿箭头所指向的方向，多个子图像的灰度值递增或递减。根据图像的灰度梯度矢量的方向能够确定物料沿什么方向存在角度偏差，从而能够对光学镜片33的偏转方向及偏转角度进行精确调整。具体的，如图20中b部分所示，灰度梯度矢量为沿X方向，表明待测物料100在沿X方向存在角度偏差；如图20中c部分所示，灰度梯度矢量为沿Y方向，表明待测物料100在沿Y方向存在角度偏差；如图20中d部分、e部分所示，灰度梯度矢量为与X方向和Y方向呈一定夹角，表明待测物料100在沿X方向和Y两个方向均存在角度偏差。

步骤三：根据灰度梯度矢量计算光路调整部3中的微位移驱动组件32的位移伸缩量，改变光学镜片33的转动角度，从而校正灰度梯度矢量，使灰度梯度矢量符合测量要求。

一些实施例中，如图21所示，物料的测量方法可以包括以下步骤：

步骤S2101，将待测物料放入图像捕获部视野中。具体的，将待测物料放入定位装置进行固定，使物料待测面进入图像捕获部视野中。

步骤S2102，捕获图像。具体的，图像捕获部捕获物料待测面图像。

步骤S2103，图像分割，计算局部图像清晰度分布矢量。具体的，自适应控制部将图像分割成多个子图像，并计算各子图像的清晰度（灰度梯度）分布矢量。

步骤S2104，判断各分割图像中的物料图像清晰度极差是否小于第一设定阈值，若是，则执行步骤S2108，若否，则执行步骤S2105。具体的，自适应控制部对各子图像中的图像清晰度极差进行第一次判断，判断子图像中的图像清晰度极差是否小于第一设定阈值，若是，则执行步骤S2108，若否，则执行步骤S2105。

步骤S2105，自适应控制部根据图像清晰度分布矢量与物料二维偏移矢量的映射关系，计算当前物料的位姿。具体的，计算当前物料的实际位置与设定位置之间的角度偏差，确定当前物料的位姿。

步骤S2106，物料偏移量解耦，并发出位姿调整量数据。具体的，自适应控制部根据图像清晰度梯度矢量，计算光路调整部中的微位移驱动组件的位移伸缩量。

步骤S2107，微位移驱动组件调整伸缩量，改变光路调整部的位姿，并返回步骤S2104。具体的，自适应控制部控制微位移驱动组件调整伸缩量。

步骤S2108，平移对焦部根据对焦函数调整镜头与物料距离。

步骤S2109，判断图像清晰度是否小于第二设定阈值，若是，则执行步骤S2110，若否，则返回继续执行步骤S2108。具体的，自适应控制部对各子图像中的图像清晰度极差进行第二次判断，判断子图像中的图像清晰度是否小于第二设定阈值；若是，则执行步骤S2110，若否，则返回继续执行步骤S2108。

步骤S2110，提取物料待测面特征，轮廓识别和尺寸测量。具体的，自适应控制部提取物料待测面特征，对物料待测面进行轮廓识别和尺寸测量。

本申请实施例中，步骤S2101和步骤S2102与上述步骤S1901相对应，步骤S2103和上述步骤S1902和步骤S1903相对应，步骤S2104至步骤S2107与上述步骤S1904相对应，步骤S2108和步骤S2109与上述步骤S1905相对应，步骤S2110与上述步骤S1906相对应。

以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并非用于限定本申请的保护范围。凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本申请的保护范围内。

Claims (11)

1.一种相机调平对位测量装置，其特征在于，包括：

同轴支撑部，所述同轴支撑部包括底板；

图像捕获部，所述图像捕获部设置于所述底板上，所述图像捕获部包括镜头；

光路调整部，所述光路调整部设置于所述底板上，所述光路调整部和/或所述图像捕获部可相对于所述底板沿所述镜头的光轴方向移动；所述光路调整部包括：壳体、微位移驱动组件和光学镜片，所述壳体上设有与所述镜头相对设置的第一透光区，以及与物料待测面相对设置的第二透光区，所述第二透光区与所述第一透光区垂直设置；所述光学镜片置于所述壳体内，且所述光学镜片相对于所述底板倾斜设置，所述光学镜片包括与所述第一透光区及所述第二透光区相对的反射面；所述微位移驱动组件置于所述壳体内且位于所述光学镜片背离所述反射面的一侧，所述微位移驱动组件用于驱动所述光学镜片绕第一轴线和/或第二轴线转动，所述第一轴线和所述第二轴线平行于所述光学镜片，且所述第一轴线与所述第二轴线相垂直；

光源，所述光源用于产生朝向所述光学镜片的光线，所述光学镜片用于改变所述光线的传输方向，以使所述光线传输至所述物料待测面；

自适应控制部，所述自适应控制部与所述图像捕获部和所述光路调整部电连接，所述自适应控制部用于接收所述图像捕获部采集到的所述物料待测面的图像，并根据所述图像控制所述微位移驱动组件伸缩。

2.根据权利要求1所述的相机调平对位测量装置，其特征在于，所述微位移驱动组件包括第一驱动器和第二驱动器，所述第一驱动器和所述第二驱动器沿所述第一轴线间隔设置，所述第一驱动器和所述第二驱动器用于驱动所述光学镜片绕所述第二轴线旋转；和/或

所述微位移驱动组件包括第三驱动器和第四驱动器，所述第三驱动器和所述第四驱动器沿所述第二轴线间隔设置，所述第三驱动器和所述第四驱动器用于驱动所述光路调整部绕所述第一轴线旋转。

3.根据权利要求1所述的相机调平对位测量装置，其特征在于，所述光学镜片为反射镜；

所述光路调整部还包括固定块，所述固定块固定设置于所述壳体内，所述固定块包括平行于所述反射镜设置的倾斜面，所述微位移驱动组件的一侧固定设置于所述倾斜面上，所述微位移驱动组件的另一侧与所述反射镜背离所述反射面的一侧连接；

所述光源设置于所述图像捕获部远离所述底板的一侧，且所述光源产生的光线的传输方向平行于所述镜头的光轴方向。

4.根据权利要求3所述的相机调平对位测量装置，其特征在于，所述光路调整部还包括第一阻尼器，所述微位移驱动组件通过所述第一阻尼器与所述反射镜背离所述反射面的一侧连接。

5.根据权利要求1所述的相机调平对位测量装置，其特征在于，所述光学镜片为半反射镜；

所述光路调整部还包括支架，所述支架置于所述壳体内，所述支架包括一体连接的第一侧壁、第二侧壁、第三侧壁和第四侧壁，所述第一侧壁、所述第二侧壁、所述第三侧壁及所述第四侧壁共同围绕形成两端具有开口的容纳腔，所述第一侧壁和所述第三侧壁平行于所述第二透光区设置，且所述第一侧壁相较于所述第三侧壁更加靠近所述第二透光区设置，所述半反射镜与所述支架固定连接且覆盖所述容纳腔的一端开口；

所述微位移驱动组件的一侧固定设置于所述壳体内壁，所述微位移驱动组件的另一侧与所述第三侧壁连接，所述微位移驱动组件用于驱动所述支架绕所述第一轴线和/或所述第二轴线转动；

所述光源固定设置于所述容纳腔内。

6.根据权利要求5所述的相机调平对位测量装置，其特征在于，所述光路调整部还包括第二阻尼器，所述微位移驱动组件通过所述第二阻尼器与所述第三侧壁连接。

7.根据权利要求1所述的相机调平对位测量装置，其特征在于，所述底板上设有轨道，所述轨道的延伸方向平行于所述镜头的光轴方向；

所述相机调平对位测量装置还包括平移对焦部，所述平移对焦部与所述轨道滑动连接，所述图像捕获部固定设置于所述平移对焦部上；和/或

所述相机调平对位测量装置还包括平移微调台，所述平移微调台与所述轨道滑动连接，所述光路调整部固定设置于所述平移微调台上。

8.根据权利要求1所述的相机调平对位测量装置，其特征在于，所述微位移驱动组件包括压电陶瓷驱动器或音圈电机。

9.根据权利要求1所述的相机调平对位测量装置，其特征在于，所述自适应控制部包括工控机。

10.一种物料测量方法，其特征在于，应用于权利要求1至9任一项所述的相机调平对位测量装置中的自适应控制部，所述相机调平对位测量装置还包括同轴支撑部、图像捕获部和光路调整部，所述物料测量方法包括：

通过所述图像捕获部获取物料的待测面的图像；

将所述图像分割为多个子图像；

确定各个子图像的图像清晰度；

根据所述多个子图像的图像清晰度极差调整所述光路调整部中的微位移驱动组件的位移伸缩量，以使所述光路调整部中的光学镜片绕第一轴线和/或第二轴线转动，直至所述多个子图像的图像清晰度极差小于第一预设阈值，其中，所述多个子图像的清晰度极差为所述多个子图像的图像清晰度中最大的图像清晰度与最小的图像清晰度的差值；

根据所述各个子图像的图像清晰度极差控制所述图像捕获部和/或所述光路调整部相对于所述同轴支撑部移动，直至所述各个子图像的图像清晰度极差小于第二预设阈值，其中，所述图像捕获部和/或所述光路调整部的移动方向平行于所述图像捕获部中镜头的光轴方向；

根据所述待测面的图像对所述物料进行轮廓识别及尺寸测量。

11.根据权利要求10所述的物料测量方法，其特征在于，所述根据所述各个子图像的图像清晰度极差调整所述光路调整部中微位移驱动组件的位移伸缩量的步骤，包括：

确定每一子图像中各个像素点的灰度值；

根据每一子图像中各个像素点的灰度值确定多个子图像间的灰度梯度值；

根据所述灰度梯度值确定所述图像的灰度梯度矢量；

跟据所述灰度梯度矢量确定所述光路调整部中微位移驱动组件的位移伸缩量。