TWI391622B - 影像量測系統及方法 - Google Patents

Description

影像量測系統及方法

本發明涉及一種影像量測系統及方法。

品質是一個企業保持長久發展能力的重要因素之一，如何保證和提高產品品質，是企業活動中的重要內容。製造工廠在批量生產產品前需生產出幾件樣品進行量測，以檢驗產品是否存在品質問題，如工件的尺寸和形狀是否在公差規定範圍內等。

隨著電腦技術的發展及應用，量測技術不再局限於人工的操作，電腦在工件檢驗活動中被大量的引入，提高了檢驗準確性。在對樣品進行量測時，人工將工件放入量測機台，透過電腦控制進行量測。但是在量測過程中量測效率不高，量測過程中不能直觀的把量測結果資訊反映出來，且量測同樣的工件時仍然需要進行重複的操作，量測功能不齊全。

鑒於以上內容，有必要提供一種影像量測系統及方法，其可直觀的反映出量測資訊，同時自動編輯程式碼，完成相同工件的量測，提高量測效率而且量測功能齊全。

一種影像量測系統，包括影像量測機台及電腦。所述電腦包括：邊界尋找模組，用於尋找影像量測機台掃描並傳輸過來的工件影像，根據影像中點陣灰度的不同來確定所述工件影像邊界；量測模組，用於分析計算上述工件影像的座標系和工件影像各個元素，得出所述工件影 像各個元素的量測資訊；及量測程式記錄模組，用於以代碼形式記錄量測上述工件影像時的量測狀況資訊，並生成影像自動量測程式。

一種影像量測方法，其利用電腦對放置於影像量測機台的工件進行影像量測。該量測方法包括如下步驟：a.透過影像量測機台獲取工件的影像；b.將所述工件的影像傳送至電腦；c.透過影像中點陣灰度的不同確定所述工件影像的邊界；d.分析計算上述工件影像的座標系和工件影像各個元素，得出所述工件影像各個元素的量測資訊；及e.以程式碼的形式記錄上述從步驟a到步驟d的所有量測流程，生成影像自動量測程式。

相較於習知技術，所述之影像量測系統及方法，透過電荷耦合器件進行非接觸式的量測，將相關量測資訊生成程式碼，可以自動完成相同工件的量測，同時能直觀的反映出量測資訊，提高了量測的效率，而且量測功能更齊全。

參閱圖1所示，係本發明影像量測系統較佳實施例的硬體架構圖。該影像量測系統主要包括影像量測機台1及電腦2。所述影像量測機台1安裝有電荷耦合器件(Charge Coupled Device，簡稱CCD)10，用於將光信號轉換為電信號；鏡頭11，用於攝取量測對象；燈源12，可提供環光、輪廓光、同軸光等不同光源，便於鏡頭11從不同角度攝取工件；工作平臺13，用於作為工作載台，載放工件。所述電腦2包括主機20及顯示器21。該電腦1還包 括鍵盤、滑鼠等元件，但是為了使本較佳實施例描述的更加簡潔，這些元件在圖1中沒有顯示。所述主機20內安裝有光源控制卡22、影像擷取卡23及計數卡24。其中光源控制卡22是用於控制機臺燈源12的開啟狀況及亮度情況；影像擷取卡23是用於擷取CCD10輸出的影像；計數卡24用於讀取當前量測的元素在當前座標系下的座標值。應用伺服器2還包括有多個軟體功能模組，用於獲取量測工件的影像，並對該獲取的影像進行量測。所述顯示器21用於提供用戶操作介面，動態顯示系統操作狀態，顯示量測結果，及透過該用戶操作介面，用戶可以訪問主機20中的軟體程式。

參閱圖2所示，是應用伺服器2的功能模組圖。本發明所稱的模組是完成特定功能的電腦程式段，比程式更適合於描述軟體在電腦中的執行過程，因此本發明對軟體的描述都以模組描述。

所述主機20主要包括：邊界尋找模組200，量測模組201，量測程式記錄模組202，顯示模組203、儲存模組204及自動量測模組205。

所述邊界尋找模組200用於透過尋邊工具尋找所述CCD10所傳輸過來的透過鏡頭11成像而形成的工件影像的邊界上的點、線、圓及圓弧等，根據影像中點陣灰度的不同來確定所述工件影像邊界。

所述量測模組201用於分析計算上述工件影像的座標系和工件影像的各個元素(包括點、線、圓等)，得出所述 工件影像各個元素的量測資訊。在本較佳實施例中，所述的計算座標系是以影像量測機台1的機械座標系為參照對用戶所選擇的座標系進行相互轉換。所述的計算工件影像的各個元素包括對工件影像元素的空間位置進行計算(例如將某一個點元素在機械座標系上的座標轉換成在上述選擇的座標系上的座標)、對元素與元素之間的關係進行計算(例如計算兩個點元素之間的相對座標位置)等操作。

所述量測程式記錄模組202用於以代碼形式記錄量測上述工件影像時的量測狀況資訊，並生成影像自動量測程式。所述的量測程式記錄模組202記錄包括生成量測狀況資訊的代碼、編譯所生成的代碼、運行編譯後的代碼等部分。所述的量測狀況資訊包括量測過程中的尋邊工具、量測元素、座標系構建元素、座標等資訊。在本較佳實施例中，所有生成量測狀況資訊的代碼都是利用一VB(Visual Basic)編譯器編寫的程式碼。

所述顯示模組203用於透過顯示器21顯示所述工件影像各個元素的量測資訊。所述元素的量測資訊包括當前所選擇的所有的座標系；在每一個座標系下所量測的所有元素，包括點、線、圓等；所述所有元素的量測結果，包括量測的每一個點元素的座標值及點的方向，每一條線元素的起點座標、中點座標、終點座標、線的方向及直線度等，每一個圓元素的中心點座標、半徑、直徑、及圓度等；及所述量測程式記錄模組202所記錄下來的程式碼等。

所述儲存模組204用於儲存上述量測模組201計算所得出的工件影像的元素資訊，以及上述量測程式記錄模組202所記錄的程式碼，並儲存於主機20的記憶體中。

所述自動量測模組205用於在下次量測相同工件的時候，利用所述量測程式記錄模組202記錄生成的影像自動量測程式對該相同的工件進行自動量測。

參閱圖3所示，是本發明影像量測方法較佳實施例的實施流程圖。首先。步驟S10，啟動該影像量測系統，並檢測系統硬體是否出錯。

步驟S11，當檢測到硬體出現錯誤時，系統發出錯誤提示對話方塊，提示相應的錯誤資訊。

當沒有檢測到硬體錯誤時，進入步驟S12，進入影像量測系統主介面。

步驟S13，相關工作人員透過光源控制卡22開啟機臺燈源12，並調節鏡頭11的光源亮度。所述燈源12可以提供環光、輪廓光、同軸光等不同光源，便於鏡頭11從不同角度攝取放於工作平臺13上的工件。

步驟S14，所述工作人員透過移動影像量測機台1的Z軸和XY平臺，使鏡頭11可以獲取所需的工件影像，CCD10將該工件影像的光信號轉換為電信號傳送至主機20，安裝於主機20中的影像擷取卡23擷取該CCD10輸出的影像，並顯示於顯示器21上。

步驟S15，邊界尋找模組200透過尋邊工具尋找所述 CCD10所傳輸過來的工件影像的邊界上的點、線、圓及圓弧等，根據影像中點陣灰度的不同來確定所述工件影像的邊界。

步驟S16，量測模組201分析計算上述工件影像的座標系和工件影像的各個元素，得出對所述工件影像的各個元素的量測資訊，並由顯示模組203顯示於顯示器21上。在本較佳實施例中，所述的計算座標系是以影像量測機台1的機械座標系為參照對用戶所選擇的座標系進行相互轉換。所述的計算工件影像的各個元素包括對工件影像元素的空間位置進行計算(例如將某一個點元素在機械座標系上的座標轉換成在上述選擇的座標系上的座標)、對元素與元素之間的關係進行計算(例如計算兩個點元素之間的相對座標位置)等操作。所述工件影像各個元素的量測資訊包括當前所選擇的所有的座標系；在每一個座標系下所量測的所有元素，包括點、線、圓等；所述所有元素的量測結果，包括量測的每一個點元素的座標值及點的方向，每一條線元素的起點座標、中點座標、終點座標、線的方向及直線度等，每一個圓元素的中心點座標、半徑、直徑、及圓度等；及所述量測程式記錄模組202所記錄下來的程式碼等。

步驟S17，儲存模組204儲存上述量測模組201計算所得出的工件影像各個元素的量測資訊於主機20的記憶體中。

為了使量測同樣的工件時可以按照上述的流程自動量測，可以從步驟S13，調節鏡頭11的光源亮度開始，到步驟 S16，量測模組201對工件影像進行的量測，由量測程式記錄模組202以代碼的形式記錄量測上述工件影像時的所有量測資訊，包括影像量測機台1的位置、光源類型、燈光的亮度及操作者在量測過程中的相關操作資訊，該相關操作資訊包括尋邊工具、量測元素、座標系構建元素和座標等資訊等，生成影像自動量測程式，並將該影像自動量測程式儲存於主機20的記憶體中。

參閱圖4所示，是本發明利用自動量測程式量測工件影像的實施流程圖。首先，步驟S20，工作人員打開影像自動量測程式。

步驟S21，工作人員手動調節待量測的工件的位置，使影像量測機台1的鏡頭11可以準確的擷取到該工件的影像。

步驟S22，自動量測模組205利用所述影像自動量測程式，開始對所述工件進行量測。

步驟S23，所述自動量測模組205在量測工件影像的過程中即時判斷是否有錯誤發生，如擷取不到工件影像等。

若有錯誤發生，則步驟S24，所述的影像量測程式提示錯誤代碼位置及原因，以便工作人員進行處理，並結束量測流程。

若沒有錯誤發生，則在工件量測完畢後，結束量測流程。

本發明所提供的影像量測系統與方法透過電荷耦合器件進行非接觸式的量測，將相關量測資訊生成程式碼，可 以自動完成相同工件的量測，同時能直觀的反映出量測資訊，提高了量測的效率，而且量測功能更齊全。

本發明雖以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明。任何熟悉此項技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可做更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

1‧‧‧影像量測機台

10‧‧‧電荷耦合器件

11‧‧‧鏡頭

12‧‧‧燈源

13‧‧‧工作平臺

2‧‧‧電腦

20‧‧‧主機

21‧‧‧顯示器

22‧‧‧光源控制卡

23‧‧‧影像擷取卡

24‧‧‧計數卡

圖1係本發明影像量測系統的較佳實施例的硬體框架圖。

圖2係圖1中應用伺服器的功能模組圖。

圖3係本發明影像量測方法較佳實施例的實施流程圖。

圖4係本發明利用自動量測程式量測工件影像的實施流程圖。

Claims (9)

1. 一種影像量測系統，包括影像量測機台及電腦，其中，所述電腦包括：邊界尋找模組，用於尋找影像量測機台掃描並傳輸過來的工件影像，根據影像中點陣灰度的不同來確定所述工件影像邊界；量測模組，用於分析計算上述工件影像的座標系和工件影像的各個元素，包括以影像量測機台的機械座標系為參照對用戶所選擇的座標系進行相互轉換，對元素的空間位置進行計算、對元素與元素之間的關係進行計算，得出所述工件影像各個元素的量測資訊；及量測程式記錄模組，用於以代碼形式記錄量測上述工件影像時的量測狀況資訊，並生成影像自動量測程式。
2. 如申請專利範圍第1項所述之影像量測系統，其中，所述的電腦還包括：顯示模組，用於顯示所述工件影像各個元素的量測資訊及所述的代碼；及儲存模組，用於儲存所述工件影像各個元素的量測資訊。
3. 如申請專利範圍第1項所述之影像量測系統，其中，所述之電腦還包括：自動量測模組，用於當下次量測與上述工件相同的工件的時候，利用所述量測程式記錄模組記錄生成的影像自動量測程式對該相同的工件進行自動量測。
4. 如申請專利範圍第1項所述之影像量測系統，其中，所述之工件影像各個元素的量測資訊包括：當前所選擇的所有 的座標系；在每一個座標系下所量測的所有元素，包括點、線、圓；所述所有元素的量測結果，包括量測的每一個點元素的座標值及點的方向，每一條線元素的起點座標、中點座標、終點座標、線的方向及直線度，每一個圓元素的中心點座標、半徑、直徑、及圓度。
5. 一種影像量測方法，其利用電腦對放置於影像量測機台的工件進行影像量測，該量測方法包括如下步驟：a.透過影像量測機台獲取工件的影像；b.將所述工件的影像傳送至電腦；c.藉由影像中點陣灰度的不同確定所述工件影像的邊界；d.分析計算上述工件影像的座標系和工件影像各個元素，包括以影像量測機台的機械座標系為參照對用戶所選擇的座標系進行相互轉換，對元素的空間位置進行計算、對元素與元素之間的關係進行計算，得出所述工件影像各個元素的量測資訊；及e.以程式碼的形式記錄上述從步驟a到步驟d的所有量測流程，生成影像自動量測程式。
6. 如申請專利範圍第5項所述之影像量測方法，其中，該方法還包括步驟：f.儲存上述的工件影像各個元素的量測資訊與影像自動量測程式。
7. 如申請專利範圍第5項所述之影像量測方法，其中，所述之計算座標系是以所述影像量測機台的機械座標系為參照物對用戶所選擇的座標系進行相互轉換；所述計算工件影像各個元素包括對工件影像元素的空間位置進行計算、對元素與元素之間的關係進行計算。
8. 如申請專利範圍第5項所述之影像量測方法，其中，所述之工件影像各個元素的量測資訊包括：當前所選擇的所有的座標系；在每一個座標系下所量測的所有元素，包括點、線、圓；所述所有元素的量測結果，包括量測的每一個點元素的座標值及點的方向，每一條線元素的起點座標、中點座標、終點座標、線的方向及直線度，每一個圓元素的中心點座標、半徑、直徑、及圓度。
9. 如申請專利範圍第5項所述之影像量測方法，其中，該方法還包括：當下次量測與上述工件相同的工件時，利用所述步驟e生成的影像自動量測程式對該工件自動量測。