CN1991300A - 影像量测系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种影像量测系统及方法，该方法包括如下步骤：将工件放在影像量测机台上；获取影像量测机台光学镜头的当前坐标值；对该坐标值进行精度补偿，得到补偿后的坐标值；调整光学镜头的缩放倍数，操作手柄来移动光学镜头，在补偿后的坐标下进行量测；处理并计算得出工件影像特征的信息；输出工件影像特征的信息。利用本发明可以对工件的形状、尺寸进行量测，且量测效率更高，量测功能更齐全。

Description

影像量测系统及方法
【技术领域】
本发明涉及一种影像量测系统及方法，特别涉及一种量测工件形状、尺寸的影像量测系统及方法。
【背景技术】
质量是一个企业保持长久发展能力的重要因素之一，如何保证和提高产品质量，是企业活动中的重要内容。制造工厂在批量生产产品前需生产出几件样品进行量测，以检验是否存在质量问题，如工件的尺寸和形状是否在公差规定范围内，目前这种量测方式大多由人为使用量具来完成，人工操作误差大、效率低、准确度难以保证。
随着计算机技术的发展及应用，量测技术不再局限于人工的操作，计算机在工件检验活动中被大量的引入，提高了检验准确性。在对样品进行量测时，人工将工件放入量测机台，通过计算机控制进行量测。但是在量测过程中量测效率不高，量测同样的工件时仍然需要进行重复的操作，且量测过程中不能直观的把量测结果信息反映出来，量测功能不齐全。
【发明内容】
鉴于以上内容，有必要提供一种影像量测系统，其可自动编辑程序代码，完成相同工件的量测，同时将量测特征与特征的显示结合在一起，能直观的反映出量测信息，提高量测效率而且量测功能齐全。
鉴于以上内容，有必要提供一种影像量测方法，其可自动编辑程序代码，完成相同工件的量测，同时将量测特征与特征的显示结合在一起，能直观的反映出量测信息，提高量测效率而且量测功能齐全。
一种影像量测系统，其运行于一计算机中，用于对放置于一影像量测机台的工件的形状、尺寸特征进行量测，该计算机与一影像量测机台相连，该影像量测机台包括一电荷耦合器件及与该电荷耦合器件相连的光学镜头。所述影像量测系统包括：一精度补偿模块，用于补偿量测工件影像之前光学镜头所产生的坐标误差；一影像处理模块，用于分析处理电荷耦合器件传输过来的工件影像，还用于计算坐标系和工件影像特征的信息；一输出模块，用于输出工件影像特征的信息。
进一步地，所述的影像量测系统还包括：一量测特征模块，用于储存工件影像特征的信息；一量测程式模块，用于以代码形式记录量测工件影像时的量测状况信息；一图形显示模块，用于根据工件影像特征的信息绘制工件的特征图形。
一种影像量测方法，其利用一计算机对放置于一影像量测机台的工件的形状、尺寸特征进行量测。所述的影像量测机台包括有一光学镜头。该量测方法包括如下步骤：(a)将工件放在影像量测机台上，开始对工件进行影像量测；(b)获取影像量测机台光学镜头的当前坐标值；(c)对该坐标值进行精度补偿，得到补偿后的坐标值；(d)调整光学镜头的缩放倍数，操作一手柄来移动光学镜头，在补偿后的坐标下进行量测；(e)处理并计算得出工件影像特征的信息；(f)输出工件影像特征的信息。
进一步地，在步骤输出工件影像特征的信息之前还包括：储存工件影像特征的信息并记录量测此工件影像时的量测状况信息。
进一步地，所述的输出工件影像特征的信息的步骤还包括：根据工件影像特征的信息绘制工件的特征图形。
进一步地，所述的处理并计算得出工件影像特征的信息的步骤包括：(a)通过寻边工具寻找出工件影像的边界并量测出该边界的工件影像特征；(b)通过过滤工具将工件影像的边界过滤平整、计算工件影像的清晰度。
相较于现有技术，所述的影像量测系统及方法，通过光学耦合器件进行非接触式的量测，将相关量测信息生成程序代码，自动完成相同工件的量测，并且将量测特征与特征的显示结合在一起，更能直观的反映出量测信息，提高量测的效率，而且量测功能更齐全。
【附图说明】
图1是本发明影像量测系统的较佳实施例的硬件框架图。
图2是本发明影像量测系统的功能模块图。
图3是本发明影像量测方法的较佳实施例的准备工作流程图。
图4是本发明进行影像量测过程的较佳实施例的流程图。
【具体实施方式】
如图1所示，是本发明影像量测系统的较佳实施例的硬件框架图。本较佳实施例的硬件框架图主要包括一计算机10、一影像量测机台20。所述的影像量测机台20包括一电荷耦合器件210、一光学镜头220、一马达控制器230、一马达240、一镜头马达控制器250、一镜头马达260。该计算机10包括一影像采集卡102、一串口104、一USB(Universal Serial Bus，即通用串行总线)接口106、一USB接口108、以及一影像量测系统130。
该计算机10还外接一手柄110，该手柄110用于向所述影像量测系统130发送移动指令，包括位置、速度等。所述的影像量测系统130运行于该计算机10上，用于接收来自手柄110移动指令及来自影像量测机台20的信号来控制影像量测机台20的各个元件的运动从而进行工件尺寸及形状特征的量测。该影像量测系统130包括多个功能模块，详见图2的描述。
在影像量测机台20上，所述的电荷耦合器件210与光学镜头220相连，其获取通过光学镜头220成像而形成的被测工件的影像，并将影像通过影像采集卡102传输给影像量测系统130进行处理。
所述的马达控制器230与马达240相连，并且该马达控制器230与所述的串口104相连，用于接收来自影像量测系统130的移动指令控制马达240的移动，并进而控制光学镜头220的移动位置。
所述的镜头马达控制器250和镜头马达260相连，并且该镜头马达控制器250与所述的USB接口106相连，其用于接收来自影像量测系统130的缩放倍数的指令，并进而调整光学镜头220的缩放倍数，该缩放倍数可由用户根据量测需要进行选择，再由该量测系统130发送给镜头马达控制器250。
如图2所示，是本发明影像量测系统的功能模块图。该影像量测系统130包括一精度补偿模块131、一影像处理模块132、一量测特征模块133、一量测程式模块134、一输出模块135以及一图形显示模块136。
所述的精度补偿模块131用于补偿量测工件影像之前光学镜头220坐标值的误差。假如影像量测机台20在X轴上有0.5的坐标误差，影像量测系统130获取的光学镜头的坐标值为(50，0，0)，则精度补偿模块131将光学镜头的坐标值补偿为(50.5，0，0)。
所述的影像处理模块132用于分析处理电荷耦合器件210所传输过来的通过光学镜头220成像而形成的工件影像，计算该工件影像的坐标系和工件影像特征，得出工件影像特征的信息。在本较佳实施例中，影像处理模块132分析处理工件影像包括通过寻边工具寻找出工件影像的边界并量测出该边界的工件影像特征(包括点、线、圆、平面等)、通过过滤工具将工件影像的边界过滤平整、计算工件影像的清晰度。其中，计算工件影像的清晰度是通过选取影像上的两处特征并读取该两处特征的坐标值，计算两者之间的对比度来得出工件影像的清晰度。若对比度合适，则清晰度好，可以继续量测；若对比度不合适、相差太大，则工件影像清晰度差，调整工件影像再计算清晰度。所述的计算坐标系是以影像量测机台20的机械坐标系为参照物对用户所选择的坐标系进行相互转换，所述的计算工件影像特征包括对工件影像特征的空间位置进行计算(即将某一特征在某一坐标系上的坐标转换成在另一坐标系上的坐标)、对特征与特征之间的关系进行计算(即计算两个特征之间的相对坐标位置)等操作。所述的工件影像特征的信息包括工件影像特征的位置坐标、几何形状、单位向量等信息。
所述的量测特征模块133用于储存上述计算后所得出的工件影像特征的信息。
所述的量测程式模块134用于以代码形式记录量测上述工件影像时的量测状况信息。在本较佳实施例中，所述的量测程式模块134包括生成量测状况信息的代码、编译所生成的代码、运行编译后的代码等部分。在本较佳实施例中，所述的量测状况信息包括光学镜头220的位置、运行速度、量测过程中的寻边工具、对焦工具、量测元素、构建元素、坐标等信息。在本较佳实施例中，所有的量测状况信息代码都是利用一VB(Visual Basic)编译器编写的程序代码。当程序代码编辑过程中出现错误代码时，所述的量测程式模块134提示错误代码位置及原因。当程序编辑人员定义变量时，该量测程式模块134会自动弹出该变量常见的类型、用户自定义的类型、及该变量所涉及到的过程和属性。该量测程式模块134还带有自身的量测函数，例如，对影像量测机台20的电机的控制、灯源的控制及与该影像量测机台20相关的信息等。程序代码编辑时的关键字和变量有颜色区分，且程序代码和关键字自动设定了格式。
所述的输出模块135用于输出工件影像特征的信息。
所述的图形显示模块136用于根据工件影像特征的信息绘制工件的特征图形。在本较佳实施例中，所述的特征图形内容主要包括工件影像的坐标、工件影像的特征、工件影像的特征的名称等。
透过上述的影像量测系统130，于实施量测工件影像的步骤，如下所述。
于本实施例中，首先，获取光学镜头220的当前坐标值；然后，由精度补偿模块131对该坐标值进行精度补偿；再将工件放在影像量测机台20上，这时工件透过光学镜头220形成的影像经由电荷耦合器件210传输给影像采集卡102，该影像量测系统130接收影像采集卡102所采集到的工件影像；通过操作手柄110来控制马达240移动并进而控制光学镜头220移动到合适的位置，同时影像量测系统130根据用户选择的缩放倍数发送缩放倍数指令给镜头马达控制器250来调整光学镜头220到合适的缩放倍数；然后影像处理模块132分析处理经由影像采集卡102传输过来的工件影像并计算得出工件影像特征的信息；再由量测特征模块133储存所得到的工件影像特征的信息，量测程式模块134记录得到该工件影像特征的信息时的量测状况信息。最后，输出模块135输出该工件影像特征的信息，图形显示模块136根据该工件影像特征的信息绘制工件的特征图形。
如图3所示，是本发明影像量测方法的较佳实施例的准备工作流程图。首先，步骤S11，在测试之前做一些准备步骤。该准备步骤主要包括：连接电荷耦合器件210与影像采集卡102，连接马达控制器230与串口104，连接镜头马达控制器250与USB接口106，连接手柄110与USB接口108。在本较佳实施例中，所述的串口104是9孔串口。
步骤S12，检测是否有影像量测机台20。
步骤S13，若检测发现没有影像量测机台20，提示出现错误，并继而结束系统。
步骤S14，若检测发现有影像量测机台20，开始初始化影像采集卡102，使其能够获取影像。
步骤S15，初始化系统设置。在本较佳实施例中，初始化系统设置包括初始化工件影像特征的名称等设置。
步骤S16，检测是否需要影像量测机台20归零。
步骤S17，若需要影像量测机台20归零，就将影像量测机台20归零。
步骤S18，若不需要影像量测机台20归零，则进一步检测是否有手柄110。
步骤S19，若没有手柄110，提示出现了错误，并继而结束系统。
步骤S20，若有手柄110，将待检测的工件放在影像量测机台20上，开始进行检量测。
如图4所示，是本发明进行影像量测过程的较佳实施例的流程图。首先，步骤S201，该影像量测系统130通过串口104获取光学镜头220的当前坐标值。
步骤S202，精度补偿模块131对该坐标值进行精度补偿，得到补偿后的坐标值。
步骤S203，根据用户所选择的缩放倍数发送指令给镜头马达控制器250以调整光学镜头220的缩放倍数，操作手柄110来移动光学镜头220位置，在补偿后的坐标下进行工件影像量测。
步骤S204，影像处理模块132分析处理工件影像并计算得出工件影像特征的信息。其中，工件影像特征的信息包括工件影像特征的位置坐标、几何形状、单位向量等信息。该影像处理模块132分析处理工件影像包括通过寻边工具寻找出工件影像的边界并量测出该边界的工件影像特征(包括点、线、圆、平面等)、通过过滤工具将工件影像的边界过滤平整、计算工件影像的清晰度。
步骤S205，量测特征模块133储存工件影像特征的信息，量测程式模块134以代码形式记录量测上述工件影像时的量测状况信息。在本较佳实施例中，所述的量测程式模块134包括生成量测状况信息的代码、编译所生成的代码、运行编译后的代码等部分。所述的量测状况信息包括光学镜头220的位置、运行速度、量测过程中的寻边工具、对焦工具、量测元素、构建元素、坐标等信息。
步骤S206，输出模块135输出所量测的工件影像特征的信息，图形显示模块136根据工件影像特征的信息绘制工件的特征图形。在本较佳实施例中，所述的特征图形内容主要包括工件影像的坐标、工件影像的特征、工件影像的特征的名称等。

Claims (10)

1.一种影像量测系统，其运行于一计算机中，用于对放置于一影像量测机台的工件的形状、尺寸特征进行量测，该影像量测机台包括一电荷耦合器件及与该电荷耦合器件相连的光学镜头，其特征在于，所述影像量测系统包括：
一精度补偿模块，用于补偿量测工件影像之前光学镜头所产生的坐标误差；
一影像处理模块，用于分析处理电荷耦合器件传输过来的工件影像，还用于计算坐标系和工件影像特征的信息；
一输出模块，用于输出工件影像特征的信息。
2.如权利要求1所述的影像量测系统，其特征在于，所述的影像量测系统还包括：
一量测特征模块，用于储存工件影像特征的信息；
一量测程式模块，用于以代码形式记录量测工件影像时的量测状况信息；
一图形显示模块，用于根据工件影像特征的信息绘制工件的特征图形。
3.如权利要求1所述的影像量测系统，其特征在于，所述的计算机包括一影像采集卡，其与所述的电荷耦合器件相连，用于获取通过光学镜头成像而形成的被测工件的影像。
4.如权利要求1所述的影像量测系统，其特征在于，所述的影像量测机台还包括一马达控制器和一马达，该马达控制器与计算机一串口相连，用于控制马达的移动，并进而移动光学镜头的位置。
5.如权利要求4所述的影像量测系统，其特征在于，所述的计算机还通过一USB接口与一手柄相连，该手柄用于向马达控制器发送移动指令，进而控制马达的移动，来进一步移动光学镜头。
6.如权利要求1所述的影像量测系统，其特征在于，所述的影像量测机台还包括一镜头马达控制器和一镜头马达，该镜头马达控制器与计算机一USB接口相连，用于控制光学镜头的缩放倍数。
7.一种影像量测方法，其利用一计算机对放置于一影像量测机台的工件的形状、尺寸特征进行量测，所述的影像量测机台包括有一光学镜头，其特征在于，该量测方法包括如下步骤：
将工件放在影像量测机台上；
获取影像量测机台光学镜头的当前坐标值；
对该坐标值进行精度补偿，得到补偿后的坐标值；
调整光学镜头的缩放倍数，操作一手柄来移动光学镜头，在补偿后的坐标下进行量测；
处理并计算得出工件影像特征的信息；
输出工件影像特征的信息。
8.如权利要求7所述的影像量测方法，其特征在于，在步骤输出工件影像特征的信息之前还包括：储存工件影像特征的信息并记录量测此工件影像时的量测状况信息。
9.如权利要求7所述的影像量测方法，其特征在于，它还包括这样一个步骤：根据工件影像特征的信息绘制工件的特征图形。
10.如权利要求7所述的影像量测方法，其特征在于，所述的处理并计算得出工件影像特征的信息的步骤包括：
通过寻边工具寻找出工件影像的边界并量测出该边界的工件影像特征；
通过过滤工具将工件影像的边界过滤平整、计算工件影像的清晰度。
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