[发明专利]微装配系统的显微视觉系统的视场与景深数字化扩展方法及系统

说明书

一种微装配系统的显微视觉系统的显微视场与景深数字化扩展方法及系统，采用计算机显微视觉断层扫描技术、切片扫描技术获得的断层扫描图像序列和切片扫描图像序列实现显微视觉系统视场与景深的扩展，即通过精密定位系统控制显微视觉系统沿定义坐标系Z轴作断层扫描获得断层扫描图像序列；针对每个断层位置，通过二维正交运动的精密定位系统控制显微视觉系统沿定义坐标系的X轴、Y轴作切片扫描获得切片扫描图像序列，通过对不同断层位置的切片扫描图像序列数字化和重构实现显微视觉系统的视场与景深的扩展。该方法能同时得到高分辨率、大视场、数字化的显微视觉系统的显微视场空间，为显微空间下包含超视场的待装配或操作的任务提供了现实可能性。

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包含多个同一尺度或多尺度的待装配或操作零件的技术解决手段。

背景技术

在微装配系统中，显微视觉系统是使任务能够精确完成并实现闭环控制的关键环节。微装配系统视场是指显微视觉系统在广度上能够清晰成像的范围。显微视觉系统高分辨率、高放大倍数使其能够看清微小零件，但分辨率与视场成反比关系是其本身固有的特性。因此，高分辨率、小视场是显微视觉系统固有的特点。小视场就是在广度上无法获得待装配零件的全貌。小视场的缺点就会导致微装配系统在装配或操作零件时，限制零件的尺寸及放置位置。零件放置过于松散，定位系统的运动会使零件偏离显微视觉系统主视场；零件放置过于紧密，微装配系统对零件难以夹持；零件尺度不一，为了能看清小尺度的零件则必须提高系统分辨率但同时就会导致大尺度的零件超过显微视觉系统的视场，使装配无法顺利进行。基于以上问题，本发明提出了微装配系统的显微视觉系统的视场与景深的扩展方法。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种微装配系统的显微视觉系统的视场与景深的数字化扩展方法与系统，该方法可以克服高分辨率与大视场、大景深的矛盾，即在保证系统高分辨率的条件下，提高系统成像的视场范围，能同时得到高分辨率、大视场、数字化的显微视觉系统的显微视场空间，为显微空间下包含超视场的待装配或操作的任务提供现实可能性。

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视场与景深的扩展方法，其是利用计算机显微视觉断层扫描技术、计算机显微视觉切片扫描技术获得的不同断层位置的切片扫描图像序列实现显微视觉系统视场与景深数字化扩展，具体实现步骤如下：

步骤1、沿定义坐标系的Z轴方向进行断层扫描，确定显微视觉系统的焦平面所在的断层位置序列；针对每个焦平面所在的断层位置，利用精密定位系统控制显微视觉系统沿定义坐标系X轴、Y轴方向进行切片扫描，获取各个断层位置的切片扫描图像序列；

步骤2、沿定义坐标系的X轴、Y轴方向上，在不同断层位置的切片扫描图像结合对应断层扫描的精密定位系统的步长重构切片图像的三维切片视场空间，计算各断层位置的三维切片视场空间的数字化信息、各断层位置经过视场扩展的三维断层视场空间数字化信息。在此基础上，计算显微视觉系统经过景深扩展、视场扩展的三维显微视觉空间，从而实现显微视觉系统的视场与景深同时扩展。

(2.1)利用切片扫描图像序列，确定三维切片视场空间信息范围；

(2.2)三维切片视场空间栅格化以及栅格数值化，获取三维切片视场空间数字化信息：

(2.3)根据三维切片视场空间数字化信息，计算显微视场扩展三维断层视场空间的数字化信息。

(2.4)根据沿Z轴方向上焦平面位置对应的视场扩展的三维断层视场空间，计算视场与景深同时扩展的数字化三维显微视场空间，实现显微视觉系统的显微视场与景深扩展。