CN203132511U

CN203132511U - 一种应用于物体二维、三维轮廓识别方法的测量装置

Info

Publication number: CN203132511U
Application number: CN 201320165590
Authority: CN
Inventors: 廖怀宝
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2013-04-01
Filing date: 2013-04-01
Publication date: 2013-08-14
Anticipated expiration: 2023-04-01

Abstract

本实用新型公开一种应用于物体二维、三维轮廓识别方法的测量装置，其特征在于：包括一工作台，其上固定有相机支架和光栅安装架，在相机支架和光栅安装架上分别安装有一黑白相机和一组光栅组件，在工作台底部安装一RGB三色光源，还包括与它们控制连接的计算机；所述RGB三色光源采用RGBRGB…的方式排列。本实用新型中相机与光栅组件组合可以实现N步相移法的测量，即物体三维轮廓的测量；相机与RGB三色光源结合可以实现物体的二维测量，使得检测速度和精度都得到了显著的提升。二维平面轮廓的准确高速提取，可以为三维测量做好基础。

Description

一种应用于物体二维、三维轮廓识别方法的测量装置

技术领域

本实用新型涉及物体二维、三维轮廓识别技术，具体涉及一种实现物体二维或三维轮廓识别方法的测量装置，可以应用于SMT(表面贴装技术)领域中的印刷检测(如锡膏、焊盘、丝印等)。

背景技术

在SMT领域中锡膏、焊盘、丝印等印刷质量的好坏直接影响着PCB板的使用，因此印刷检测变的尤为重要。印刷检测有二维、三维测量方法，二维测量方法可以是三维测量的基础，可以更好的定位出测量对象的二维具体位置，为三维测量做好准备。三维测量则具有更精确性。

二维测量方法目前常见的是AOI自动检测法，它往往都采用彩色相机来还原检测PCB板各个部分的真实色彩，并通过不同的色彩来区分不同的检测目标。这种方法主要有两个弊端：1、由于技术自身限制，同等像素的彩色相机，在最终成像时，所能够携带的信息量只有黑白相机成像的1/3；2、由于需要进行滤波、插值等复杂计算，彩色相机的成像速度通常要明显慢于黑白相机。基于这种光学原理我们可以反其道而行之，将本来是白光的光源，拆解为红绿蓝三色光，而将原本的彩色相机替换为黑白相机，用黑白相机分别捕捉生成三色光源照射同一物体时的黑白图像，然后用三原色合成算法，对三幅图像进行合成计算，就可以获得该点的亮度参数了，不同的亮度参数，就代表了不同的物体颜色。

而目前常见的三维测量方法，主要分为接触式和非接触式两大类。对于接触式测量来说，采用类似三坐标测量机这样的设备，使用探针接触测量物体表面来进行物体形状测量，该方法的缺点显而易见，速度慢，且对类似锡膏这样的柔性物体无效。而对于非接触式测量，由于测量速度快，并且不接触测量对象，所以具有明显优势，目前主要基于三大类技术：双目视觉、激光扫描和正弦条纹投影。其中，双目视觉设备成本较高，且整个系统结构和标定都极为复杂，所以在工业检测领域很少采用。激光扫描法，采用的测量原理跟正弦条纹投影是一样的，不同之处在于，前者采用单条激光进行测量，每次只能测量一条光线上的物点，总体速度要慢于正弦条纹投影。所以，目前业界普遍采用的还是基于正弦条纹的投影算法进行三维物体检测。但是在这种方法中使用的实现装置，容易出现条纹堆积以及反光、阴影等光学问题，给测量带来负面影响，致使测量结果不准确。

实用新型内容

因此，为了进一步提高SMT领域中存在的如锡膏、焊盘、丝印等印刷检测速度和精度问题，本实用新型特提供一种应用于物体二维、三维轮廓识别方法的测量装置。它包括用于二维测量的黑白相机和RGB三色光源，和用于N步相移法的光栅。

为实现上述目的，本实用新型采取以下技术方案：一种应用于物体二维、三维轮廓识别方法的测量装置，其特征在于：包括一工作台，其上固定有相机支架和光栅安装架，在相机支架和光栅安装架上分别安装有相机和光栅组件，在工作台底部安装一RGB三色光源；光栅组件包括两条固定在光栅安装架上的滑轨，两条滑轨的中间位置设置有镜头孔，穿透所述光栅安装架，两滑轨上架设有滑块，滑块上固定有光栅片，滑块由一陶瓷马达驱动，光栅片覆盖于镜头孔之上；在镜头孔以下部分安装一光栅投影镜头，在光栅片以上部分设置一平行光源；所述RGB三色光源包括一光源本体，以及光源保护罩，光源本体为一圆环形光照体，光源安装在圆环形光照体内侧，包括有红光、绿光和蓝光；所述相机、陶瓷马达、平行光源、RGB三色光源均与各自的控制器电相连，控制器与一计算机电相连。

进一步讲，所述相机支架和光栅安装架一体制作。

所述相机可变换位置地安装在所述相机支架上。方式是：一，在所述相机支架上纵向设置两排螺栓孔，两排螺栓孔上通过螺栓固定一相机滑块，所述相机安装于相机滑块上。二，在所述相机支架上纵向设置两排滑轨，滑轨上滑动设置一相机滑块，相机滑块由固定在支架上的马达驱动连接，相机滑块上安装所述相机。

所述光栅安装架可以有三组，呈一定角度均布，在每一光栅安装架上安装一组光栅组件。

所述RGB三色光源采用RGBRGB…的方式环周排列，其中R代表红光，G代表绿光，B代表蓝光。

本实用新型由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本实用新型是为实现N步相移测量法而设计用于物体的三维测量，核心包括了采样相机和光栅的一体化装置，结构简单易操作，多个光栅安装在一个相机周围，可以同时拍摄，利于N步测量法的实现。2、本实用新型采用三色光源照射，使用黑白相机拍摄，通过三幅黑白图像合成出真实的彩色图像，用于物体的二维测量，使得检测速度和精度都得到了显著的提升。3、利用本实用新型装置，可对物体的二维平面轮廓进行准确高速的提取，一旦确定了二维轮廓后，就可以只需测量此二维轮廓范围内的三维数据，而其他区域的三维数据就无需计算，这样计算量就极大减少，速度就极大提高了。

附图说明

图1是本实用新型测量装置立体视图；

图2是测量装置光栅部分的局部拆解图；

图3是测量装置RGB三色光源部分的局部拆解图；

图4是光源本体的立体图。

图中，1-工作台，2-相机支架，3-光栅安装架，4-空心圆台，5-相机，6-光栅组件，7-RGB三色光源，8-螺栓孔，9-相机滑块，10-滑轨，11-镜头孔，12-滑块，13-光栅片，14-陶瓷马达，15-光栅投影镜头，16-光栅保护罩17-光源孔，18-平行光源19-光源本体，20、21-光源保护罩。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型进行详细的描述。

如图1所示，本发明包括一工作台1，其上固定有相机支架2和光栅安装架3，在工作台底部设置一空心圆台4。在相机支架2和光栅安装架3上分别可变化位置地安装有相机5和光栅组件6。其中相机5有一台足以，光栅组件6则可以设置多组。在空心圆台4上则安装一RGB三色光源7。

进一步讲，相机支架2和光栅安装架3可以一体制作，在相机支架2上分支出三组光栅安装架3，呈一定角度均布，每个光栅安装架上安装一组光栅组件6。

相机5可变换位置地固定在相机支架2上的方式，可以采取以下两种方式：一是在相机支架2上纵向设置两排螺栓孔8，两排螺栓孔上通过螺栓固定一相机滑块9，所述相机5安装于相机滑块9上(如图1、2所示)；二是在相机支架2上纵向设置两排滑轨，滑轨上滑动设置一相机滑块，相机滑块由固定在支架上的马达驱动连接，相机滑块上安装所述相机5(这种情况附图中没有示出)。

光栅安装架3上安装所述光栅组件6，光栅组件6可在光栅安装架3上沿安装架平面移动以获取正弦光栅，这种移动的方式取决于光栅组件的结构：如图2所示，光栅组件6包括两条固定在光栅安装架3上的滑轨10，两条滑轨的中间位置设置有镜头孔11，穿透光栅安装架3。两滑轨上架设有滑块12，滑块12上固定着光栅片13；滑块12由一陶瓷马达14驱动。光栅片13覆盖于镜头孔11之上；在镜头孔11以下部分安装的是一光栅投影镜头15。在光栅片13以上部分，罩设一光栅保护罩16，在光栅保护罩16的中心也有一个光源孔17，在光源孔的顶部安装平行光源18。通过陶瓷马达14驱动光栅片13的移动，在光源的照射下生成正弦条纹。

RGB三色光源7安装在工作台底部，如图3所示，RGB三色光源7包括一光源本体19，以及两边保护的光源保护罩20、21。光源本体19为一圆环形光照体，光源安装在环形体内侧，包括有红光、绿光和蓝光，三种基本颜色的光。为了使光源辐照均匀，采用RGBRGB…的方式环周排列光源，其中R代表红光，G代表绿光，B代表蓝光，如图4所示。

上述的相机5、相机马达，光栅组件6中的马达14、平行光源18，RGB三色光源7，均与各自的控制器相连，控制器与一计算机相连。

本装置既可以进行三维的N步相移法测量，也可以进行二维的RGB三色光源测量，其中N步相移法测量的使用方法是：

1、将测量对象放置在整个装置下方，使得基准面上可以获得清晰的条纹像；

2、打开平行光源；

3、计算机控制软件驱动陶瓷马达回到原点位置，从而带动光栅滑块上的光栅片回到起始位置，同时使用相机进行拍照，并将拍摄获得的图像传送给计算机中进行存储；

4、控制软件再发出适当的电压值，驱动陶瓷马达向前移动某一距离，从而带动光栅滑块上的光栅片向前移动相应距离，同时使用相机进行拍照，并将拍摄获得的图像传送给计算机中进行存储；

5、继续控制软件发出适当的电压，驱动陶瓷马达再向前移动同样的距离，同时使用相机进行拍照，并将拍摄获得的图像传送给计算机中进行存储；

6、依次类推，移动N步，便可获得N幅移动光栅像，然后运用N步相移算法就可以进行测量了。

关于RGB三色光源测量的使用方法是：

1、首先将待测物放置在工作台上，使光源能准确照射测量对象，使相机能准确拍摄测量对象；

2、打开相机、RGB三色光源，并和计算机保持传输畅通；

3、打开红色光源，用相机对测量对象进行拍照，传输到计算机中；

4、关闭红色光源，打开绿色光源，用相机对测量对象进行拍照，传输到计算机中；

5、关闭绿色光源，打开蓝色光源，用相机对测量对象进行拍照，传输到计算机中；

6、然后利用某种图像处理算法，对以上3)～5)中的三幅黑白图像进行合成处理，就可获得还原的彩色图像；再利用计算机里预置的标准图像进行比对，就可识别物像了。

Claims

1.一种应用于物体二维、三维轮廓识别方法的测量装置，其特征在于：

包括一工作台，其上固定有相机支架和光栅安装架，在相机支架和光栅安装架上分别安装有相机和光栅组件，在工作台底部安装一RGB三色光源；

所述相机为黑白相机；

所述光栅组件包括两条固定在光栅安装架上的滑轨，两条滑轨的中间位置设置有镜头孔，穿透所述光栅安装架，两滑轨上架设有滑块，滑块上固定有光栅片，滑块由一陶瓷马达驱动，光栅片覆盖于镜头孔之上；在镜头孔以下部分安装一光栅投影镜头，在光栅片以上部分设置一平行光源；

所述RGB三色光源包括一光源本体，以及光源保护罩，光源本体为一圆环形光照体，光源安装在圆环形光照体内侧，包括有红光、绿光和蓝光；

所述相机、陶瓷马达、平行光源、RGB三色光源均与各自的控制器电相连，控制器与一计算机电相连。

2.根据权利要求1所述的应用于物体二维、三维轮廓识别方法的测量装置，其特征在于：所述相机支架和光栅安装架一体制作。

3.根据权利要求1或2所述的应用于物体二维、三维轮廓识别方法的测量装置，其特征在于：所述相机可变换位置地安装在所述相机支架上。

4.根据权利要求3所述的应用于物体二维、三维轮廓识别方法的测量装置，其特征在于：在所述相机支架上纵向设置两排螺栓孔，两排螺栓孔上通过螺栓固定一相机滑块，所述相机安装于相机滑块上。

5.根据权利要求3所述的应用于物体二维、三维轮廓识别方法的测量装置，其特征在于：在所述相机支架上纵向设置两排滑轨，滑轨上滑动设置一相机滑块，相机滑块由固定在支架上的马达驱动连接，相机滑块上安装所述相机。

6.根据权利要求1或2所述的应用于物体二维、三维轮廓识别方法的测量装置，其特征在于：所述光栅安装架有三组，呈一定角度均布，在每一光栅安装架上安装一组光栅组件。

7.根据权利要求1所述的应用于物体二维、三维轮廓识别方法的测量装置，其特征在于：所述RGB三色光源采用RGBRGB…的方式环周排列，其中R代表红光，G代表绿光，B代表蓝光。