[实用新型]一种完整成像视觉测量装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及完整成像技术领域，尤其涉及一种完整成像视觉测量装置。

背景技术

目前视觉检测技术在工业的各个领域都有着广泛的应用，基于机器视觉的测量手段和方法也得到了快速的发展，但对几何尺寸的视觉测量研究主要集中在对微小结构或尺寸较小零件，其主要原因在于目前CCD器件像素级相对测量精度仅在10^-3数量级，而视觉系统一次成像的成像区域与检测分辨率之间成反比关系。对微小物体进行图像测量时，由于视场较小，可相应提高图像测量的分辨力来提高测量精度；而对于较大或细长类零件几何尺寸的综合检测，一次成像获得的完整图像中由于分辨率不高从而导致检测精度满足不了实际应用要求。

依照化整为零、再集零为整的完整成像基本思想可以解决较大尺寸零件视觉测量中视场与图像分辨率之间的矛盾，文献1【何博侠,张志胜,徐孙浩等.大尺寸机械零件的机器视觉高精度测量方法。 中国机械工程,2009 20(1)】针对具有条形纹理表面的机械零件提出了基于纹理特征的序列图像校准方法，但对具有光滑表面或者表面纹理无规则的检测对象无能为力，其应用领域极其有限。

文献2【刘凌云,罗敏等.基于图像拼接的尺寸精密检测算法研究,制造技术与机床,2012,11】中将图像拼接技术应用到视觉测量中，采用已标定摄像机方式建立图像投影模型，提出了基于位姿变换的图像拼接算法实现图像之间的精确配准，并通过变位机驱动摄像机精确变换位姿获取图像序列，实验验证该算法具有较高的拼接精度；但这种通过变位机驱动实现摄像机位姿变换的方法存在以下缺陷：1.由于相邻两次采像时刻摄像机位置和姿态均会改变，图像拼接运算复杂化；2. 对于平面图像拼接，摄像机采集图像的景深随着变位机旋转角度的变化而改变，因而等精度拼接的视场较小；上述问题使得该方法的推广应用存在一定的局限性。

刘凌云等先后对上述完整成像映射、图像拼接方法进行了改进，通过限定摄像机的光轴垂直于检测平面提出了一种图像无畸变焦平面向后映射方法，解决了逐个像素产生输出图像、计算简单、且便于高精度插值算法的应用的问题；摄像机移位采像时通过限定摄像机只能沿着世界坐标系的X、Y轴作单向平移，推导出了完整成像图像拼接方法中所需的内参、外参的递推公式，该图像拼接方法构思简单、合理，不仅图像拼接简单、累积误差小、且能实现投影图像的等精度拼接；并以 “一种基于坐标变换的完整成像映射方法”和“一种基于坐标变换的完整成像图像拼接方法”为名，申请了两项发明专利。

上述可知，有必要对现有技术进一步改进。

发明内容

本实用新型是为了现有的完整成像视觉测量装置通常结构设计复杂，使用不够简单、方便且测量精度低，影响完整图像分辨率，无法满足实际应用要求的问题而提出一种结构设计简单、合理，使用方便，测量精度高，实用性强且可用于轴类零件径向跳动、同轴度、圆柱度误差等检测的完整成像视觉测量装置。

本实用新型是通过以下技术方案实现的：

上述的完整成像视觉测量装置，包括电控系统、底座、设于所述底座上的检测平台和X轴向滑台、装设于所述X轴向滑台上的立柱和X轴向伺服电机、装设于所述立柱上的Y轴向滑台和Y轴向伺服电机以及装设于所述Y轴向滑台上的摄像机；所述检测平台的顶面中部一侧设有2D靶标平面；所述立柱的底端滑动连接于所述X轴向滑台，顶端水平设有滑轨；所述滑轨在空间上与X轴呈垂直；所述滑轨的下侧沿Y轴方向匹配设有Y轴光栅尺；所述Y轴光栅尺与所述电控系统电连接；所述X轴向滑台位于所述检测平台一侧，其在沿X轴向的侧壁上设有X轴光栅尺；所述X轴光栅尺与所述电控系统电连接；所述X轴向伺服电机电连接所述电控系统并由所述电控系统控制动作，其动力输出轴连接并驱动所述立柱，使所述立柱沿所述X轴向滑台的X轴方向直线位移；所述Y轴向伺服电机电连接所述电控系统并由所述电控系统控制动作，其动力输出轴还连接有传动丝杠；所述Y轴向滑台一侧设有滑槽，另一侧固设有双自由度调整装置，顶部向一侧延伸形成有连接臂；所述Y轴向滑台通过所述滑槽匹配滑动连接于所述滑轨，通过所述连接臂匹配螺纹连接所述传动丝杠，以使其在所述传动丝杠的带动下沿着所述滑轨的Y轴方向直线位移；所述摄像机装设于所述双自由度调整装置的底端，其与所述电控系统电连接；所述摄像机的光轴与所述检测平台保持垂直，同时还可绕着Y轴摆动。

所述完整成像视觉测量装置，其中：所述检测平台上还设有一对小孔，所述一对小孔之间的连线与所述X轴向滑台的X轴平行；所述2D靶标平面位于所述一对小孔一侧。