CN208187375U - 一种基于机器视觉的辊筒直径测量及精度检测装置 - Google Patents
一种基于机器视觉的辊筒直径测量及精度检测装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN208187375U CN208187375U CN201820356038.6U CN201820356038U CN208187375U CN 208187375 U CN208187375 U CN 208187375U CN 201820356038 U CN201820356038 U CN 201820356038U CN 208187375 U CN208187375 U CN 208187375U
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- machine vision
- roller
- diameter measurement
- tailstock
- addendum cone
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Landscapes
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
Abstract
一种基于机器视觉的辊筒直径测量及精度检测装置。由底座、夹持装置、图像采集系统和机器视觉识别测量系统组成。其实现直径测量的方式为：高清摄像头对固定在夹持装置上的被测辊筒进行图像采集，由机器视觉识别测量系统对所采集图像进行识别、计算，即可测得该辊筒的直径，最终将结果予以显示或语音播放。是一种高效的非接触式的直径测量装置。控制高精度滑台可以调整高清摄像头与被测辊筒的径向距离以获得最佳的图像采集位置，也使得本装置具有较大的直径测量范围和测量精度。控制夹持装置可以对不同长度的被测辊筒进行固定，还可驱动其进行精准角度地转动，以测量其不同径向的直径值，从而实现对被测辊筒圆度及圆柱度的精度检测。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种基于机器视觉的辊筒直径测量及精度检测装置。是一种非接触式的直径测量装置。因其可以方便地测得辊筒不同径向的直径值，从而可实现对被测辊筒圆度及圆柱度的精度检测。
背景技术
目前，测量辊筒直径的方式主要是使用游标卡尺和千分尺，其中千分尺的测量精度相对比较高，常用于精度要求较高的辊筒的外径测量。这两种测量工具在测量时必须接触被测辊筒，很容易对被测辊筒造成碰伤和划伤。对于印刷用版辊等表面要求高的产品，在进行直径尺寸的检验过程中，这些碰伤或划伤通常会造成成品和半成品的报废。其次，在使用千分尺测量较大直径辊筒的时候，也常因其千分尺的两个砧座没有置于辊筒的直径位置上或千分尺与辊筒的轴向不垂直，所测数值也会产生人为的误差。除此之外，每把外径千分尺的测量范围是25mm，在实际应用中，被测量的辊筒规格多、直径跨度大，往往需要更换好几把不同规格的千分尺才能完成测量工作，比较耗时。
发明内容
为了克服上述辊筒直径的测量方式存在的不足，本实用新型提供一种基于机器视觉的非接触方式的直径测量及精度检测装置。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：
整个装置由底座、夹持装置、图像采集系统和机器视觉识别测量系统组成。夹持装置安装在底座上，实现对不同长度的被测辊筒进行固定，还可驱动其进行精准角度地转动，以测量其不同径向的直径值，从而实现对被测辊筒圆度及圆柱度的精度检测。
图像采集系统由支架、摄影灯、高清摄像头和高精度滑台组成。高精度滑台通过支架安装在夹持装置的上方，并与夹持装置顶锥的轴心线垂直。
高清摄像头安装在高精度滑台的滑块上，用于对被测辊筒的其中一侧进行图像采集。控制高精度滑台可以调整高清摄像头与被测辊筒的径向距离以获得最佳的图像采集位置，也使得本装置具有较大的直径测量范围和测量精度。
摄影灯安装在被测辊筒的旁边，使高清摄像头获得更好的辊筒边缘成像效果。机器视觉识别测量系统可对夹持装置、摄影灯、高精度滑台等进行全面控制，并对高清摄像头所采集的图像进行分析、识别，其过程为：首先找到成像中辊筒一侧与其周边环境分界线，再通过计算得出此分界线与所采集的图像中心线的距离。然后结合高清摄像头(8)的位置信息，即可计算得到被测辊筒的直径值，最后将计算结果在机器视觉识别测量系统中予以显示，也可通过语音的形式进行播放。
下面结合附图，对本实用新型的直径测量原理作进一步地说明。
根据高清摄像头(8)所在滑台上位置的不同和被测辊筒直径大小的不同，主要可分为三种不同的状态，下面分别说明其测得直径的原理和方法。
第一种状态，如图5所示，高清摄像头(8)的中心线(22)与被测辊筒(18)的轴心的水平距离小于被测辊筒(18)的直径。
高清摄像头(8)的焦点与被测辊筒(18)的轴心0的垂直距离为d(d为本测量装置的固定距离)，水平距离为X。高清摄像头(8)的镜头焦点与被测辊筒(18)外圆的所形成切线方向的成像(被测辊筒(18)柱体右侧边缘的投影图像)，其到图像中心[即：中心线(22)]的水平距离为d1，此切线与水平线所形成的夹角为θ。测得直径的过程如下：
1.图像尺寸的校正。在被测辊筒(18)轴心的水平方向设置标准尺与高清摄像头(8)所拍摄的标准尺图像的像素数值进行比对、矫正得到系数f。此过程只在初始化或校正测量装置的时候进行操作，校正后在具体测量时不需要每次操作此过程。
2.被测辊筒(18)的轴心通过本测量装置的夹持固定，其位置固定不变。X的数值为本实用新型的机器视觉识别测量系统的指令数值，为已知的高清摄像头(8)位置信息。设：所拍摄图像中单个像素的尺寸为P，经本实用新型的机器视觉识别测量系统识别，d1这段距离的像素总个数为n个，那么d1＝f*(P*n)。
3.根据反三角函数可得到θ的角度为：θ＝arctan(d/d1)。
4.由三角函数可得被测辊筒(18)的半径公式为：R＝(X+d1)*sin(θ)。
5.得出被测辊筒(18)的半径为：R＝(X+f*(P*n))*sin(arctan(d/d1))。
第二种状态，如图6所示，高清摄像头(8)的中心线(22)与被测辊筒(18)轴心的水平距离等于被测辊筒(18)的直径。此位置中心线(22)与被测辊筒(18)侧向剖面的外圆相切，是本实用新型最理想的测量位置，此时d1＝0，θ＝90度，半径R＝X。
第三种状态，如图7所示，高清摄像头(8)的中心线(22)与被测辊筒(18)轴心的水平距离大于被测辊筒(18)的直径。在此状态下，高清摄像头(8)的镜头焦点与被测辊筒(18)外圆的所形成切线方向的成像到图像中心的水平距离d1在中心线(22)的左侧，本实用新型的机器视觉识别测量系统以此设定此距离值的正负(左侧形成的数值为负，右侧的为正)。测量直径的过程如下：
1.经本实用新型的机器视觉识别测量系统取得d1的数值：d1＝f*(P*n)
2.根据反三角函数可得到θ的角度为：θ＝arctan(d/d1)
以上两个过程与第一种状态下所述的过程相同。
3.由三角函数可得被测辊筒(18)的半径公式为：R＝(X-d1)*sin(θ1)
4.根据两条直线相交，两对角相等可知：θ1＝θ
5.得出被测辊筒(18)的半径为：R＝(X-f*(P*n))*sin(arctan(d/d1))
以上3种状态所得半径乘以2，即可得到被测辊筒(18)的直径。
如上所述，第二种状态下为是本实用新型最理想的测量位置，当摄像头的位置处于第一、第三种状态时，可以通过机器视觉识别测量系统的自动定位功能，将高清摄像头(8)移动到第二种状态下的位置，实现的方式为：上述所测得的d1的数值，通过步进电机(21)控制滑块(19)上的高清摄像头(8)移动该距离即可，d1为正数时，向右移动，d1为负数时，向左移动。
在本实用新型的高清摄像头(8)上加装光学放大镜，可以获得更高的测量精度。其原理同上。
本实用新型的有益效果是，可以在不接触被测辊筒的情况下，方便、快捷地测得辊筒的直径及辊筒的圆度、圆柱度等精度数据。测量的直径范围大且不会对所测量的辊筒造成损伤。本实用新型的图像采集系统和机器视觉识别测量系统可单独用于圆柱体的加工设备上，可以实现对在加工的工件进行实时地直径测量和精度检测。省去了加工过程中停机测量的过程，可大大提高工作效率，也可避免因加工过度造成的不合格品。
附图说明
图1是本实用新型的测量装置的斜视图。
图2是本实用新型的测量装置在夹持被测辊筒状态下的正视图。
图3是本实用新型的测量装置在夹持被测辊筒状态下的俯视图。
图4是本实用新型的测量装置在夹持被测辊筒状态下的侧视图。
图5是摄像头的中心线与被测辊筒轴心的水平距离小于被测辊筒直径状态下的示意图。
图6是摄像头的中心线与被测辊筒轴心的水平距离等于被测辊筒直径状态下的示意图。
图7是摄像头的中心线与被测辊筒轴心的水平距离大于被测辊筒直径状态下的示意图。
图中1.显示屏，2.计算机控制器，3.伸缩缸，4.可移动尾座，5.伸缩顶锥，6.支架，7.摄影灯，8.高清摄像头，9.高精度滑台，10.转动顶锥，11.固定尾座，12.顶锥电机，13.尾座电机，14.直线轴承，15.直线导轨，16.丝杠，17.底座，18.被测辊筒，19.滑块，20.高清摄像头安装座，21.步进电机。22.高清摄像头的中心线。
具体实施方式
下面结合图1、图2、图3、图4，对本实用新型的实施例作进一步说明。
实施例1
夹持装置安装在底座(17)上，夹持装置由伸缩缸(3)、可移动尾座(4)，伸缩顶锥(5)、转动顶锥(10)、固定尾座(11)、顶锥电机(12)、尾座电机(13)、直线轴承(14)、直线导轨(15)、丝杠(16)组成。两条直线导轨(15)分别平行、水平地固定在底座(17)的前后位置，与固定安装在可移动尾座(4)上的直线轴承(14)装配在一起。丝杠(16)与尾座电机(13)相连，安装在两条线导轨(15)之间位置的底座(17)上。丝杠(16)上的丝母固定安装在可移动尾座(4)上。伸缩顶锥(5)和伸缩缸(3)相连共同安装在可移动尾座(4)上。伸缩顶锥(5)可自由转动。固定尾座(11)固定安装在底座(17)的右端，转动顶锥(10)与顶锥电机(12)相连共同安装在固定尾座(11)上。
转动顶锥(10)与伸缩顶锥(5)的轴心相重合，也与被固定其上的被测辊筒的轴心重合。
伸缩缸(3)可由液压或气压控制，推动伸缩顶锥(5)左右伸缩，实现近距离的夹持或释放被测辊筒的操作。
控制尾座电机(13)转动，即可通过丝杠(16)驱动可移动尾座(4)实现左右方向的直线运动，完成对不同长度辊筒的夹持操作。
为实现对被测辊筒的角度控制，顶锥电机(12)和尾座电机(13)为伺服电机或步进电机。
顶锥电机(12)用以驱动被测辊筒(18)实现任意角度的旋转、定位，以便测量其不同径向的直径值。
图像采集系统由支架(6)、摄影灯(7)、高清摄像头(8)和高精度滑台(9)组成。支架(6)安装在底座(17)上，摄影灯(7)安装在支架(6)上，高精度滑台(9)水平安装在支架(6)的顶部，其安装的方向与伸缩顶锥(5)和转动顶锥(10)的轴向垂直，即：也与被测辊筒的轴心方向垂直。此安装方式在于为计算所测辊筒的直径提供必要的条件。高清摄像头(8)通过高清摄像头安装座(20)安装在高精度滑台(9)的滑块(19)上。控制高精度滑台(9)上的步进电机(21)，即可调整高清摄像头(8)与被测辊筒(18)的径向距离，从而可提高直径的测量范围，也可以将高清摄像头(8)的位置控制在最佳的图像采集处，使得本装置达到更高的测量精度。
机器视觉识别测量系统由显示屏(1)、计算机控制器(2)及视觉识别测量软件组成。
机器视觉识别测量系统可对夹持装置、摄影灯(7)、高精度滑台(9)等进行全面控制，并对高清摄像头(8)所采集的图像进行分析、识别，其过程为：首先找到被测辊筒(18)一侧与其周边环境的分界线，再通过计算得出此分界线与所采集的图像中心线的距离。然后结合高清摄像头(8)的位置信息，计算得到被测辊筒的直径值及精度等数据，最后将此结果通过显示屏(1)予以显示，也可通过语音的形式进行播放。
实施例2
在实施例1的基础上，在高清摄像头(8)上加装光学放大镜，可以获得更高的直径测量精度。
实施例3
将本实用新型中的图像采集系统和机器视觉识别测量系统安装在现有的圆柱体的加工设备上，利用现有加工设备上的夹持装置，实现对正在加工的工件进行实时地直径测量和精度检测。省去了加工过程中停机测量的过程，可大大提高工作效率，也可避免因加工过度造成的不合格品。
Claims (8)
1.一种基于机器视觉的辊筒直径测量及精度检测装置，由底座、夹持装置、图像采集系统和机器视觉识别测量系统构成，其特征在于夹持装置和图像采集系统分别安装在底座上，机器视觉识别测量系统与夹持装置和图像采集系统相连。
2.根据权利要求1所述的基于机器视觉的辊筒直径测量及精度检测装置，其特征在于夹持装置安装在底座(17)上，夹持装置由伸缩缸(3)、可移动尾座(4)，伸缩顶锥(5)、转动顶锥(10)、固定尾座(11)、顶锥电机(12)、尾座电机(13)、直线轴承(14)、直线导轨(15)、丝杠(16)组成，两条直线导轨(15)分别平行、水平地固定在底座(17)的前后位置，与固定安装在可移动尾座(4)上的直线轴承(14)装配在一起，丝杠(16)与尾座电机(13)相连，安装在两条直线导轨(15)之间位置的底座(17)上，丝杠(16)上的丝母固定安装在可移动尾座(4)上，伸缩顶锥(5)和伸缩缸(3)相连共同安装在可移动尾座(4)上，固定尾座(11)固定安装在底座(17)的右端，转动顶锥(10)与顶锥电机(12)相连共同安装在固定尾座(11)上。
3.根据权利要求2所述的基于机器视觉的辊筒直径测量及精度检测装置，其特征在于转动顶锥(10)与伸缩顶锥(5)的轴心相重合。
4.根据权利要求2所述的基于机器视觉的辊筒直径测量及精度检测装置，其特征在于顶锥电机(12)和尾座电机(13)为伺服电机或步进电机。
5.根据权利要求1所述的基于机器视觉的辊筒直径测量及精度检测装置，其特征在于图像采集系统由支架(6)、摄影灯(7)、高清摄像头(8)和高精度滑台(9)组成，支架(6)安装在底座(17)上，摄影灯(7)安装在支架(6)上，高精度滑台(9)水平安装在支架(6)的顶部，其安装的方向与伸缩顶锥(5)和转动顶锥(10)的轴向垂直，高清摄像头(8)通过高清摄像头安装座(20)安装在高精度滑台(9)的滑块(19)上。
6.根据权利要求1所述的基于机器视觉的辊筒直径测量及精度检测装置，其特征在于机器视觉识别测量系统由显示屏(1)、计算机控制器(2)及视觉识别测量软件组成，机器视觉识别测量系统可对夹持装置、摄影灯(7)、高精度滑台(9)等进行全面控制，并对高清摄像头(8)所采集的图像进行分析、识别、计算，最终得到所测的直径和精度数据。
7.根据权利要求1所述的基于机器视觉的辊筒直径测量及精度检测装置，其特征在于在高清摄像头上安装光学放大镜，使本测量装置获得更高的测量精度。
8.根据权利要求1所述的基于机器视觉的辊筒直径测量及精度检测装置，其特征在于将其中的图像采集系统和机器视觉识别测量系统单独安装在现有圆柱体的加工设备上，可实现对在加工的工件进行实时的直径测量和精度检测。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201820356038.6U CN208187375U (zh) | 2018-03-06 | 2018-03-06 | 一种基于机器视觉的辊筒直径测量及精度检测装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201820356038.6U CN208187375U (zh) | 2018-03-06 | 2018-03-06 | 一种基于机器视觉的辊筒直径测量及精度检测装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN208187375U true CN208187375U (zh) | 2018-12-04 |
Family
ID=64437610
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201820356038.6U Active CN208187375U (zh) | 2018-03-06 | 2018-03-06 | 一种基于机器视觉的辊筒直径测量及精度检测装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN208187375U (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110487193A (zh) * | 2019-08-21 | 2019-11-22 | 太原纵横海威科技有限公司 | 一种基于单目视觉的圆柱工件直径检测方法 |
-
2018
- 2018-03-06 CN CN201820356038.6U patent/CN208187375U/zh active Active
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110487193A (zh) * | 2019-08-21 | 2019-11-22 | 太原纵横海威科技有限公司 | 一种基于单目视觉的圆柱工件直径检测方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN107830813B (zh) | 激光线标记的长轴类零件图像拼接及弯曲变形检测方法 | |
| CN105783723B (zh) | 基于机器视觉的精密模具表面加工精度检测装置及方法 | |
| US5604583A (en) | Computer vision inspection station | |
| CN105234802A (zh) | 一种小球头工具单转台研抛加工装置及刀具对刀方法 | |
| US20090196527A1 (en) | Calibration method of image planar coordinate system for high-precision image measurement system | |
| CN106017350A (zh) | 基于机器视觉的中小模数齿轮快速检测装置及检测方法 | |
| CN108554845A (zh) | 一种在线检测轮毂毛坯变形的装置 | |
| CN102221123A (zh) | 亚微米级定位精度并联调整平台及其调整方法 | |
| CN101387499A (zh) | 一种在线式圆柱体直径测量装置及其测量方法 | |
| CN110645911B (zh) | 一种旋转扫描获得完整外表面3d轮廓的装置和方法 | |
| EP1985966A1 (en) | Apparatus and method for checking threaded elements | |
| CN105241392B (zh) | 一种复杂柱状工件的全表面三维测量设备及其测量方法 | |
| CN109974631A (zh) | 一种棒材直线度检测系统及检测方法 | |
| CN110487193A (zh) | 一种基于单目视觉的圆柱工件直径检测方法 | |
| Zhu et al. | Noncontact 3-D coordinate measurement of cross-cutting feature points on the surface of a large-scale workpiece based on the machine vision method | |
| CN108805940B (zh) | 一种变倍相机在变倍过程中跟踪定位的方法 | |
| CN208187375U (zh) | 一种基于机器视觉的辊筒直径测量及精度检测装置 | |
| CN104132612B (zh) | 一种丝杠尺寸参数检测方法与设备 | |
| CN208398816U (zh) | 与轮廓照相机配套的超大直径回转体测径仪 | |
| CN103335594A (zh) | 一种刀具自动测量装置 | |
| CN104647140A (zh) | 一种金刚石刀具在位检测与定位装置 | |
| CN105445285A (zh) | 用于无张力约束下线材视觉检测装置及方法 | |
| CN210400319U (zh) | 旋转扫描获得完整外表面3d轮廓的装置 | |
| CN112945133A (zh) | 一种三次元尺寸测量仪及其测量方法 | |
| CN202692953U (zh) | 弹簧形状数码照相检测系统 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |