[发明专利]微装配系统的显微视觉系统的显微视场空间数字化方法及系统

说明书

一种微装配系统的显微视觉系统的显微视场空间数字化方法，其利用计算机显微视觉断层扫描技术通过精密定位系统控制显微视觉系统对显微视场空间断层扫描并获得断层扫描图像；通过断层扫描图像结合对应的精密定位系统运动步长重构断层扫描图像的三维空间；通过栅格化、栅格数值化技术获取三维断层视场空间的数字化信息并求取各方向的单目显微视觉系统的显微视场空间的数字化信息；最后通过计算各方向的相交视场空间数字化信息以获取数字化显微视场空间。该方法成功地将微装配系统的显微视觉系统的显微视场空间信息用数字化信息的形式表示，为微装配系统的三维可视化、路径优化、位姿检测等提供必要条件，有效地降低了微装配系统的操作问题的难度。

技术领域

本发明属于智能制造领域和科学研究领域，具体服务于微装配和微操作领域，具体涉及显微视场空间下应用空间数字化技术以及使用数字化技术实现零件重构、装配、定位、位姿检测、路径规划等操作。

背景技术

在微装配系统中，显微视觉系统起着至关重要的作用，微装配系统中大多采用的是显微视觉系统，显微视觉系统的零件三维重构技术是所有拥有视觉系统的微装配系统的主要研究内容也是必须处理好的内容。Marr视觉计算理论框架中视觉部分的零件三维重构可以分为两大类，一类是通过视觉系统对物体采集的二维图像来进行重构，重构理论主要是利用物体在三维空间中的点、线、面与其在二维图像中的点、线之间的关系来实现物体的重构。另一类是通过断层扫描的方式获取物体横截面的图像序列，通过有一定间隔的图像序列来重构物体。

显微视觉系统的高分辨率、高放大倍数给微小零件的观测提供了极大方便，但由此也带来了小景深、小视场的问题。小视场就是在广度上无法获得待装配零件的全貌，小景深就是在深度上无法获得零件全貌。这样就无法采用点、线、面的方式进行零件的空间重构，又由于在微装配系统中也不方便采用CT、MRI等技术进行断层扫描的方式进行零件的重构。因此在对显微视场空间中微型零件的装配或操作时就无法重构出空间信息全貌，也就无法进行装配或操作路径的优化进而解决装配或操作精度低、效率低、装配难度大等技术难题。基于以上问题，提出了微装配系统的显微视场空间数字化方法。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，提出一种微装配系统的显微视觉系统的显微视场空间数字化方法及系统，在数字化显微视场空间下对微型零件进行三维显示、位姿检测及优化微型零件的装配或操作路径，为微装配或者微操作系统的三维可视化、路径优化、装配、定位、位姿检测等提供必要条件，有效降低微装配问题的难度，提高整个系统的装配或操作效率。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案如下：

一种微装配系统的显微视觉系统的显微视场空间数字化方法，其主要采用计算机显微视觉断层扫描技术，利用精密定位系统控制显微视觉系统沿定义坐标系的X轴和Z轴、或者X轴和Y轴和Z轴、或者X轴和Y轴和Z轴和任意轴方向对微装配系统的显微视觉系统的显微视场空间进行扫描，获取沿定义坐标系的X轴和Z轴、或者X轴和Y轴和Z轴、或者X轴和Y轴和Z轴和任意轴方向的断层扫描图像序列；然后通过基于断层扫描图像的三维显微视场空间数字化重构技术计算各单目显微视觉系统的相交视场空间数字化信息，从而获取微装配系统的显微视觉系统的数字化显微视场空间。

本发明所述的微装配系统的显微视场空间数字化方法包括如下步骤：

(1)采用计算机显微视觉断层扫描技术获取X轴和Z轴、或者X轴和Y轴和Z轴、或者X轴和Y轴和Z轴和任意轴(R轴)方向的断层扫描图像序列以及精密定位系统的位移量序列；

(2)根据获得的断层扫描图像序列以及精密定位系统的步长序列，重构X轴和Z轴、或者X轴和Y轴和Z轴、或者X轴和Y轴和Z轴和R轴方向的断层扫描图像相应的三维断层视场空间，计算三维断层视场空间数字化信息，得到各方向上扩展的数字化显微视场空间，并计算微装配系统的显微视觉系统的数字化显微视场空间；步骤(2)具体包括：