CN204154274U - 一种双目视觉测量装置 - Google Patents

Abstract

一种双目视觉测量装置，机架与导轨a相连，导轨a与伺服电机相连，导轨a上的滑块a与导轨b的滑块b连接；导轨b上端与转接头a连接，转接头a与滑块c连接；导轨c端部与伺服电机相连接，导轨c的另一端与转接头b连接，转接头b与导轨d相连，导轨d上设有滑块d和滑块e；滑块d与视觉云台机座a连接，视觉云台底座a与视觉云台控制体a相连，其内部设有传动齿轮；视觉云台控制体a上端与视觉云台平台a连接；视觉云台与前端摄像机a相连；滑块e依次与视觉云台底座b、视觉云台控制体b、视觉云台平台b、摄像机b连接。本实用新型测量速度快、精度高、与被测零件无需接触以有效保护零件表面，对大尺寸零件制造业发展有着重要的意义。

Description

一种双目视觉测量装置

    技术领域：

本实用新型涉及针对大尺寸零件测量装置，具体涉及一种双目视觉测量装置。

背景技术：

 随着制造业的发展，航空、航天、造船、石油、钢铁、水利等领域大量需要进行大尺寸的几何量测量，对测量任务提出了范围大、高精度、高速度的测量要求，传统的测量方法无法满足要求：如坐标测量机和激光跟踪测量仪。坐标测量机是接触式的测量方法，测量速度较慢，大范围的测量更是难以实现，并且测量过程中存在着接触力的影响，对于材质较软的被测物体，需要对其进行补偿，且操作复杂；激光跟踪测量仪虽然测量精度较高，但其成本很高，且测量精度容易受到周边机器振动的影响，不适合于工厂中使用。

 在这种背景之下，双目视觉技术得以快速的发展，其能很好的完成上面提出的测量要求，使其成为现代测量方法的重要研究方向。在大尺寸零件的实际测量中，由于零件尺寸大，需进行多次局部测量，现阶段各种视觉测量装置难以实现对摄像机站位的有效控制，使其在后期数据处理过程中会生产较大的系统误差。而对于表面曲率变化较为复杂的大尺寸零件，每一个局部测量图像，都有最为合适的所应采用的摄像机光轴夹角与摄像机基线距离，这些参数对每个局部测量精度都有着重要的影响，也影响其整体上的测量精度。

发明内容：

本实用新型的目的是为了克服上述现有技术存在的不足之处，而提供一种具有较大的视觉测量范围，并对表面曲率复杂的零件测量提供最佳的摄像机光轴夹角与摄像机基线距离的针对大尺寸零件的双目视觉测量装置。

为了达到上述目的，本实用新型采用如下技术改进：

一种双目视觉测量装置，由导轨、滑块、摄像机三部分组成；机架底部设置为法兰盘结构，机架上端与导轨a通过螺栓相连接，导轨a设置为同步齿形带结构，导轨a的端部与伺服电机相连，导轨a上设有滑块a，滑块a与导轨b的滑块b通过十字转接板固定连接；导轨b设置为循环滚珠结构，导轨b的上端与转接头a螺栓连接，转接头a再与滑块c螺栓连接，导轨c与滑块c采用循环滚珠丝杠的驱动方式；导轨c端部与伺服电机相连接，导轨c的另一端与转接头b固定连接，转接头b再与导轨d的中间位置相连接，导轨d设置为滚珠螺杆结构，导轨d上设置有滑块d和滑块e；滑块d与视觉云台机座a通过定位螺栓连接，视觉云台底座a再与视觉云台控制体a相连，其内部设有传动齿轮；视觉云台控制体a上端与视觉云台平台a连接；视觉云台通过螺栓与前端摄像机a相连；滑块e采用和滑块d相同的方式依次与视觉云台底座b、视觉云台控制体b、视觉云台平台b、摄像机b连接。

本实用新型经过上述技术改进，达到了如下有益效果：

    本实用新型利用摄像机光轴夹角与摄像机俯仰角控制装置，相向对行式基线距离控制装置和空间站位坐标定位装置相复合，实现基于双目视觉的大范围、高精度的自动控制测量装置，可以实现对大尺寸复杂表面零件的大范围、高精度的测量。基于本新型的灵活性，可使现阶段处于实验室阶段的视觉测量方法能快捷、有效的应用于大尺寸零件测量的现场实践之中。视觉测量有着测量速度快，测量精度高，与被测零件无需接触以有效保护零件表面的特点，对大尺寸零件制造业发展有着重要的意义。

附图说明：

图1是本实用新型一种双目视觉测量装置的结构示意图。

具体实施方式：

    下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步的详细说明：

    机架1采用铝合金材质，底部采用法兰盘结构，可方便灵活与地面固定连接，机架1上端与导轨a2通过螺栓相连接，导轨a2采用同步齿形带结构，同步齿形带具有拉力强度大、能耗低、效率高的特点，适用于工作距离长达2200mm与要负载整个系统重量的导轨a2的工作特点，在导轨a2端部与伺服电机相连，为同步齿形带提高驱动力。将导轨a2布置方向设为系统的X轴方向，以此通过导轨a2控制终端双目视觉测量装置的X方向的位置定位，控制精度0.3mm。导轨a2上采用带有端部密封盖的加强型滑块a3，具有良好的防尘性能，滑块a3与导轨b5的加强型滑块b4通过十字转接板6进行固定连接。导轨b5全长1000mm，采用循环滚珠结构，通过端部与之连接的伺服电机获得驱动力，产生相对与滑块b4的相对运动。将导轨b5的布置方向设为系统的Z轴方向，以此通过导轨b5控制终端双目视觉测量装置的Z方向的位置定位，控制精度0.1mm。在导轨b5上端与铝合金转接头a7螺栓连接，转接头a7再与加强型滑块c8螺栓连接，导轨c9与滑块c8采用循环滚珠丝杠的驱动方式，有效行程600mm，导轨c9端部与伺服电机相连接，为导轨c9提供Y轴方向的驱动力，运动精度0.1mm。导轨c9的另一端与铝合金转接头b10相固定连接，转接头b10再与拥有双滑块的相向对行式导轨d11的中间位置相连接，导轨d11为双目视觉系统的摄像机基线距离的控制导轨，要有较高的精度，重复定位精度达0.02mm，导轨d11采用滚珠螺杆结构，上面置有对行式的双滑块d12、滑块e13。加强型滑块d12与视觉云台机座a15通过定位螺栓连接，视觉云台底座a15再与视觉云台控制体a16形成转动副，内有传动齿轮，视觉云台控制体a16内部置的伺服电机提供转动驱动力，绕轴向旋转角度：-157度～157度，转角精度0.01度。视觉云台控制体a16上端与视觉云台平台a17连接，通过传动齿轮控制视觉云台的平台a17的俯仰转动，转动范围-36度～36度，驱动力由视觉云台控制体a16内部伺服电机提供，转角精度达0.01度。视觉云台通过螺栓与前端摄像机a21相固定。滑块e13采用相同的方式依次连接视觉云台底座b18、视觉云台控制体b19、视觉云台平台b20、摄像机b14。通过视觉云台两旋转副，实现对两摄像机的俯仰控制与光轴夹角控制。双目视觉在线测量装置的关键首先是通过同步齿形带型导轨，循环滚珠型导轨依次拼接组成系统的三维空间坐标的定位控制，导轨的组合运动过程中，不能与被测工件本身产生位置干涉与碰撞，以保证双目测量装置可以精确定位到导轨所组成三坐标工作范围的任意位置，以达大尺寸测量的目的。其次对双目视觉测量装置中两摄像机间的基线长度有高精度的控制要求，对测量后期的数据计算的精确度与准确度有着重要的作用，设计精度较高的双滑块相向对开行滚珠螺杆结构可有效实现上述要求，并且其运动的对称性，可更加便捷的控制摄像机在系统坐标中的位置定位。再次针对不同测量物体的曲面结构，要求测量的两个摄像机的光轴夹角不同，物体表面法向与摄像机光轴的夹角也不相同，优选的设计具有两旋转自由度的视觉云台满足其要求。

    本实用新型采用一个同步齿轮带式的导轨，其特点在于拉力强度大、能耗低、效率高，适合作为最底层的运动控制机构，平行于被测物体放置，保证这一坐标方向的装置定位，再配以两条循环滚珠式的导轨，相互垂直连接布置，形成三坐标方向控制机构，实现对终端视觉测量装置在空间坐标下的精确定位控制，所述机构中，要求最后连接垂直于被测物体方向的导轨，避免控制三个方向的导轨组合运动时出现与被测物体相干涉，出现碰撞问题。对于摄像机基线距离的控制问题，本新型设计了双滑块相向对行式的滚珠螺杆导轨，以对基线距离实施高精度控制。对于摄像机的光轴夹角与俯仰问题，设计两旋转自由度的视觉云台，保证两摄像机可以精确产生针对不同的曲率表面所需采取的不同的光轴夹角与俯仰角，保证测量的准确性与正确性。

以上所述具体实施例，对本实用新型的解决的技术问题、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施例而已，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种双目视觉测量装置，由导轨、滑块、摄像机三部分组成；其特征在于：机架（1）底部设置为法兰盘结构，机架（1）上端与导轨a2通过螺栓相连接，导轨a（2）设置为同步齿形带结构，导轨a（2）的端部与伺服电机相连，导轨a（2）上设有滑块a（3），滑块a（3）与导轨b（5）的滑块b（4）通过十字转接板（6）固定连接；导轨b（5）设置为循环滚珠结构，导轨b（5）的上端与转接头a（7）螺栓连接，转接头a（7）再与滑块c（8）螺栓连接，导轨c（9）与滑块c（8）采用循环滚珠丝杠的驱动方式；导轨c（9）端部与伺服电机相连接，导轨c（9）的另一端与转接头b（10）固定连接，转接头b（10）再与导轨d（11）的中间位置相连接，导轨d（11）设置为滚珠螺杆结构，导轨d（11）上设置有滑块d（12）和滑块e（13）；滑块d（12）与视觉云台机座a（15）通过定位螺栓连接，视觉云台底座a（15）再与视觉云台控制体a（16）相连，其内部设有传动齿轮；视觉云台控制体a（16）上端与视觉云台平台a（17）连接；视觉云台通过螺栓与前端摄像机a（21）相连；滑块e（13）采用和滑块d（12）相同的方式依次与视觉云台底座b（18）、视觉云台控制体b（19）、视觉云台平台b（20）、摄像机b（14）连接。