[发明专利]一种物体倾角测量方法及其装置

说明书

技术领域

本发明涉及物体数字特征提取和倾角测量的方法和装置，具体是一种用机器视觉数字特征提取方法实现的倾角测量方法。

背景技术

机械设备中的转动部件在长期使用过程中，其内部零件和外部零件不断相互接触，导致零件之间的摩擦和磨损现象，当零件被破坏到一定程度时，就会导致设备的停机甚至引起生产事故。因此，观察零部件的摩擦磨损情况，并作出相应的调整将大大提高零部件的寿命。对于轴承等需要油脂润滑的零部件，让保持其良好的润滑状态，是保证零部件保持低磨耗状态的常用方法，因此要测量其在润滑状态中的各种影响因素和导致的磨耗结果。常用的方法可大体分为直接测量和间接测量方法，直接测量包括采用光干涉的方法直接测量轴承的润滑膜厚度，得到其润滑状态的直接数据，间接测量包括采用电容式、电阻式等测量方法得到整个系统的电容和电阻值变化情况。目前光干涉法在润滑测量领域应用十分广泛，它具有直观性和非接触测量的特点，对被测对象没有直接作用，可以保证测量精度。以往的光干涉测量法中，多采用选取轴承中钢球或圆柱滚子与透明玻璃盘接触观察其接触表面润滑状况，内容较为单一。随着技术的进步，出现了整个轴承与玻璃盘接触进行测量的情况，此时轴承的倾斜度就要予以考虑，因此就有了测量轴承倾斜度的需求。在机械测试技术中，倾角测量技术在电子工业发展的基础上开始大量采用电感传感器、气体重力摆、光电编码器和加速度传感器等方法实现的倾角测量技术。

文献[蒋瑞挺.基于加速度传感器的倾角测量.电子制作.2010(11):37-39]中提到的倾角测量方法，是通过飞思卡尔的加速度传感器MMA7260QT，通过选择合适量程，测量三轴加速度值，通过将倾角转换为不同轴上加速度值，间接计算出物体当前的倾角。此种方法需要为加速度传感器提供后续处理电路，测量过程复杂，测量成本较高。

授权专利[实耐宝公司.车轮定位系统的校准和操作.授权公告号CN 101809404 B]中提到用视觉捕捉和传感器单元，通过用图像传感器器获得目标旋转位置上的图像，至少两个旋转位置的图像被处理，以确定相对于图像传感器的心轴的旋转轴线的位置和倾角情况。该方法为针对车辆工程领域，测量数据内容较多，处理过程繁琐，成本较高。

本发明的目的是提供一种能用于物体数字图像特征提取和倾角测量的方法和装置，具体是可用于润滑状态研究的特征提取方法以实现倾角测量的方法和装置。

发明内容

本发明为利用物体数字图像特征提取和处理为倾角测量提供相应方法和装置。根据本发明，对倾角的测量是通过下述技术方案实现的：上部是始终与水平面垂直的测量摄像头，摄像头内有表示x轴和y轴的刻度线，下部是圆形托架，圆形托架用于固定被测物体，圆形托架的外边缘上安装测量圆环，圆环最上表面有沿着圆环一周的圆形刻度线，圆环内部充满水或油等液体，同时圆环中保留微型气泡，当圆形托架倾斜时气泡在圆环中移动，在水的重力作用下气泡会移动到整个圆环的最高点处。圆形托架放置物体并倾斜后，上部摄像头拍摄圆形托架得到图像，图像中有圆环上部的圆形刻度线和气泡，圆形刻度线在图像中呈现椭圆形刻度线，气泡所在位置(x，y)指示椭圆形刻度线的短轴所在位置，经过图像处理测量得到短轴长度2b，长轴与短轴垂直，长轴长度2a与圆形刻度线的直径相等。因此，倾斜角θ具体由下式决定：

θ=arccos(ba)]]>

倾斜偏转轴同时也是椭圆长轴，椭圆短轴与x轴方向的夹角β为倾斜方位角，通过气泡位置(x，y)计算得到：

β=arctan(yx)]]>

所以，通过上述方法得到倾斜角和倾斜方位角(θ，β)。

本发明的特点和优势包括：结构简单紧凑，能在放置物体观察的同时，同时测量物体的倾斜角和倾斜方位角，可提高测量的的方便性和实时性。

附图说明

图1是本发明所述测量设备结构原理图。