CN209588990U - 一种基于标定基板的多维图像识别位移测量装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于标定基板的多维图像识别位移测量装置，用于测量待测目标体的位移量，包括：图像识别系统、标定基板和稳定基座；所述稳定基座上设置连接柱；所述图像识别系统固定在所述连接柱上；所述图像识别系统的图像采集口正对所述标定基板，且于所述标定基板平行；其中，图像识别系统包括：微控制器、图像识别装置、滤波片和电源；所述电源与所述微控制器连接；所述微控制器与所述图像识别装置连接；所述图像识别装置的图像采集口上安装所述滤波片。本实用新型提供了一种基于标定基板的多维图像识别位移测量装置及方法，不受量程大小的限制，精度更高，高稳定性、结构简单等众多优点，应用场合广。

Description

一种基于标定基板的多维图像识别位移测量装置

技术领域

本实用新型涉及图像识别技术领域，更具体的说是涉及一种基于标定基板的多维图像识别位移测量装置。

背景技术

数控机床是当代机械制造业的主流装备，据统计数据表明，数控机床的核心技术—数控系统，由显示器、控制器伺服、伺服电机、各种开关、传感器构成，中国90％需要国外进口。其中涉及反馈位置数据的采集主要依靠各种传感器，差不多都是国外产品。这些传感器主要包括：旋转变压器、感应同步器、脉冲编码器、光栅、磁栅等等。这些高精度传感器普遍存在以下几个方面的问题：在量程范围区间内很难做到全量程高精度线性；量程与精度互为反比，不可兼得；高精度二维位移传感器非常少，价格昂贵。究其根源，每种技术均有相应的技术限制条件。

因此，如何提供一种大量程、高精度的多维位移测量装置是本领域技术人员亟需解决的问题。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提供了一种基于标定基板的多维图像识别位移测量装置，不受量程大小的限制，精度更高，高稳定性、结构简单等众多优点，应用场合广。

为了实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种基于标定基板的多维图像识别位移测量装置，用于测量待测目标体的位移量，包括：图像识别系统、标定基板和稳定基座；所述稳定基座上设置连接柱；所述图像识别系统固定在所述连接柱上；所述图像识别系统的图像采集口正对所述标定基板，且于所述标定基板平行；

其中，图像识别系统包括：微控制器、图像识别装置、滤波片和电源；所述电源与所述微控制器连接；所述微控制器与所述图像识别装置连接；所述图像识别装置的图像采集口上安装所述滤波片。

通过上述的技术方案，本实用新型的技术效果在于：通过图像识别系统比对，位移前后的数据得到偏移量，测量精度主要取决于标定基板的数据库建立时的精度和图像识别装置辨识精度有关，与量程大小无关。图像识别系统空间限制小，因此其光学优化空间大，实测精度提升空间大。在大量程、高精度线性等高端位移测量的系统中，具有极高的应用价值。

优先的，在上述的一种基于标定基板的多维图像识别位移测量装置中，还包括稳压电路；所述稳压电路与所述电源连接。

通过上述的技术方案，本实用新型的技术效果在于：保证电源稳定，进一步提高测量过程中整个装置的稳定性。

优先的，在上述的一种基于标定基板的多维图像识别位移测量装置中，所述图像识别系统通过紧固螺丝固定在所述连接柱上。

优先的，在上述的一种基于标定基板的多维图像识别位移测量装置中，所述图像识别系统与所述标定基板之间距离固定不变。

通过上述的技术方案，本实用新型的技术效果在于：图像识别系统的位置能够上下调节，并且在测量过程中为了保证高精度，图像识别系统与标定基板的距离不变。

优先的，在上述的一种基于标定基板的多维图像识别位移测量装置中，所述标定基板上有方阵排列的二维码图案。

需要了解的是：对于测量精度要求低的测量过程可以采用粘贴阵列二维码图案，对于测量精度要求高的测量过程可以采用制模或其他机械工艺进行处理，使标定基板上呈现方阵排布的二维码图案。

进一步，二维码图案上的信息包括：定位标志、定位基准点和编码方格群；其中二维码图案为了确定该图案在标定基板上图案编号；定位基准点为了确定在该图案中的坐标值；定位标志为了辅助定位。

优先的，在上述的一种基于标定基板的多维图像识别位移测量装置中，还包括：无线模块和上位机；所述无线模块与微控制器连接，所述上位机通过无线模块与微控制器进行通信。

优先的，在上述的一种基于标定基板的多维图像识别位移测量装置中，所述标定基板与所述待测目标体同步移动。

一种基于标定基板的多维图像识别位移测量装置的测量方法，具体步骤包括如下：

步骤一：将标定基板上的二维码图案的信息、标定基板的位置信息存储于数据库中；

步骤二：将标定基板与待测目标体固定连接，标定基板随待测目标体同步移动；

步骤三：依托标定基板的数据库信息，图像识别装置获取当前数据信息，当前数据信息与存储的二维码图案的信息、标定基板的位置信息对比；

步骤四：微控制器进行分析获得偏移量，通过无线模块传递给上位机。

经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本实用新型公开提供了一种基于标定基板的多维图像识别位移测量装置及方法，不受量程大小的限制，精度更高，高稳定性、结构简单等众多优点，应用场合广。

本实用新型的有益效果：

1、标定基板的巧妙设计为高精度位移测量方法提供了拓展量程的新思路。

2、标定基板的加工精度要求不高，其测量精度与其初始数据库建立的标定精度直接相关，其特点为：全量程等精度、量程与标定基板尺寸成正比、综合成本低。

3、一块标定基板仅需要一个图像识别系统，对图像识别装置的尺寸限制小，故允许其采用更大的光学镜头尺寸，从而获得更高的精度。本套装置理论上最高可获得小于0.01um的二维测量精度。

4、本方法提供位移量为绝对量，适合高标准的自动化生产线使用。

5、依托本实用新型架构的设备与当前的设备相比具有：低成本、高精度、大量程、高稳定性、结构简单等众多优点，应用场合广。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型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实用新型的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1附图为本实用新型的结构示意图；

图2附图为本实用新型的标定基板俯视图；

图3附图为本实用新型的框架图。

在图中：1图像识别系统、11微控制器、12图像识别装置、13滤波片、14电源、15稳压电路、16无线模块、2标定基板、3稳定基座、4待测目标体。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型实施例公开了一种基于标定基板的多维图像识别位移测量装置及方法，不受量程大小的限制，精度更高，高稳定性、结构简单等众多优点，应用场合广。

实施例

一种基于标定基板的多维图像识别位移测量装置，用于测量待测目标体4的位移量，包括：图像识别系统1、标定基板2和稳定基座3；稳定基座3上设置连接柱；图像识别系统1固定在连接柱上；图像识别系统1的图像采集口正对标定基板2，且于标定基板2平行；

其中，图像识别系统1包括：微控制器11、图像识别装置12、滤波片13和电源14；电源14与微控制器11连接；微控制器11与图像识别装置12连接；图像识别装置12的图像采集口上安装滤波片13。

为了进一步优化上述技术方案，还包括稳压电路15；稳压电路15与电源14连接。

为了进一步优化上述技术方案，图像识别系统1通过紧固螺丝固定在连接柱上。

为了进一步优化上述技术方案，图像识别系统1与标定基板2之间距离固定不变。

为了进一步优化上述技术方案，标定基板2上有方阵排列的二维码图案。

为了进一步优化上述技术方案，还包括：无线模块16和上位机；无线模块16与微控制器11连接，上位机通过无线模块16与微控制器11进行通信。

为了进一步优化上述技术方案，标定基板2与待测目标体4同步移动。

一种基于标定基板2的多维图像识别位移测量装置的测量方法，具体步骤包括如下：

步骤一：将标定基板2上的二维码图案的信息、标定基板2的位置信息存储于数据库中；

步骤二：将标定基板2与待测目标体4固定连接，标定基板2随待测目标体4同步移动；

步骤三：依托标定基板2的数据库信息，图像识别装置12获取当前数据信息，当前数据信息与存储的二维码图案的信息、标定基板2的位置信息对比；

步骤四：微控制器11进行分析获得偏移量，通过无线模块16传递给上位机。

本实施例的标定基板2

1、由16*16组二维码图案组成。

2、每一个二维码图案分别在左下角、左上角、右上角三个位置设置定位标志，定位标志的图案为方形环套实心方形图案设计，其用于修正图像不正及单元图案内黑白棋盘格的编号依据等作用。

3、每个二维码图案由30个黑白搭配的棋盘格组成，棋盘格数量的取值与单元图案数量相关。按照二进制方式对每个棋盘格进行黑白配色，确保棋盘格编码二进制数据唯一。

4、每一个二维码图案正中央设置实心圆作为定位基准点，定位基准点要求色彩匀称、表面光滑，轮廓清晰。本例采用坐标位置在D(9,8)处，中间是黑色的实心圆，圆外围是白色区域，再往外便是用于编码的方格群。

图像识别装置12首先采集图像，利用图像识别程序进行自动判识，获取如下信息：1、二维码图案的编号；2、编号二维码图案中的定位基准点在本图中的坐标值；调入标定基板2内位置信息数据库，内部换算求取当前采集图像中心位置的坐标值。连续测量可自动求取位移方向及偏移量，从而实现待测目标位移的高精度监测。

本实施例的图像识别系统1

1、图像识别装置12，负责对标定基板2上的图像高清采集。

2、微控制器11，是整个控制的核心器件，能够对采集到的数据进行分析，建立成像的数据坐标系，对监测的数据进行实时比较并得出偏差数据，最后传递给无线模块16或上位机。

3、稳压电路15，可通过外部直流变压也可通过锂电池储能对整个图像识别系统1提供稳定电压。

4、无线模块16，通过TXD/RXD接口与微控制器11实现通信，并实现无线数据传输与远端通信。

5、滤波片13采用窄带滤波片，用于抑制环境光，置于镜头内。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (7)

1.一种基于标定基板的多维图像识别位移测量装置，用于测量待测目标体的位移量，其特征在于，包括：图像识别系统、标定基板和稳定基座；所述稳定基座上设置连接柱；所述图像识别系统固定在所述连接柱上；所述图像识别系统的图像采集口正对所述标定基板，且于所述标定基板平行；

其中，图像识别系统包括：微控制器、图像识别装置、滤波片和电源；所述电源与所述微控制器连接；所述微控制器与所述图像识别装置连接；所述图像识别装置的图像采集口上安装所述滤波片。

2.根据权利要求1所述的一种基于标定基板的多维图像识别位移测量装置，其特征在于，还包括稳压电路；所述稳压电路与所述电源连接。

3.根据权利要求1所述的一种基于标定基板的多维图像识别位移测量装置，其特征在于，所述图像识别系统通过紧固螺丝固定在所述连接柱上。

4.根据权利要求3所述的一种基于标定基板的多维图像识别位移测量装置，其特征在于，所述图像识别系统与所述标定基板之间距离固定不变。

5.根据权利要求1所述的一种基于标定基板的多维图像识别位移测量装置，其特征在于，所述标定基板上有方阵排列的二维码图案。

6.根据权利要求1所述的一种基于标定基板的多维图像识别位移测量装置，其特征在于，还包括：无线模块和上位机；所述无线模块与微控制器连接，所述上位机通过无线模块与微控制器进行通信。

7.根据权利要求1所述的一种基于标定基板的多维图像识别位移测量装置，其特征在于，所述标定基板与所述待测目标体同步移动。