[发明专利]判断相机光轴与弧面孔切平面垂直的方法及验证平台

说明书

本发明属于光学测量领域，公开了判断相机光轴与弧面孔切平面垂直的方法，能够能够便捷准确地判断相机光轴与弧面孔切平面是否垂直；首先，将弧面件固定，并在弧面件的两侧对应设置预定光源和预定成像屏幕，预定光源通过弧面孔在预定成像屏幕上形成对应的透射光斑；然后，相对初始空间位置朝向预定光源转动弧面件，获取偏转过程中的多个弧面件偏转角和对应的多个透射光斑的面积；最后，当透射光斑的面积具有极大值时，相机光轴与弧面孔切平面垂直。本发明还公开了弧面孔切平面垂直验证平台，能够更好地实施判断相机光轴与弧面孔切平面垂直的方法。

技术领域

本发明属于光学测量领域，具体涉及判断相机光轴与弧面孔切平面垂直的方法及验证平台。

背景技术

具有弧面通孔的弧面件的精密测量一直是测量领域的一个难题，随着现代交通动力系统以及航空航天领域的快速发展，这类测量任务日益增多，且精度和效率要求也越来越高，诸如新能源汽车燃料电池电极、发动机缸体和航天推进器栅极组件等。三坐标测量机虽可实现弧面及更复杂表面的精密测量，但效率较低，难以满足自动化测量的要求。而利用机器视觉对曲面孔件进行精密测量刚好弥补了三坐标测量机的缺点，但利用机器视觉对具有弧面通孔的弧面件进行精密测量时相机和弧面件的相对位置(相机与过曲面孔件ROI区域中心的切平面保持垂直)极难保证，这使得利用机器视觉对该弧面件进行精密测量时的精度有所下降。于是如何保证工业相机与过曲面孔件ROI区域中心的切平面保持垂直这一问题就变得十分重要。面对工业相机与过曲面孔件ROI区域中心的切平面不垂直所造成的测量精度下降问题不少人设置一个补偿函数通过算法对测量精度进行补偿，但这种方法在面对不同曲面孔件时需要更换不同的补偿函数，在算法研究上花费了大量时间和金钱。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供判断相机光轴与弧面孔切平面垂直的方法及验证平台，配合使用该判断方法及验证平台能够便捷准确地判断相机光轴与弧面孔切平面是否垂直。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案为：

判断相机光轴与弧面孔切平面垂直的方法，弧面孔为弧面件表面的弧面通孔，弧面孔切平面为过弧面孔的理论弧面轮廓的中轴的切平面，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S1：将弧面件固定于初始空间位置，并在弧面件的两侧对应设置预定光源和预定成像屏幕，预定光源通过弧面孔在预定成像屏幕上形成对应的透射光斑；

步骤S2：相对初始空间位置朝向预定光源转动弧面件，并将转动过程作为偏转过程，通过相机获取偏转过程中弧面件的多个弧面件偏转角θ_i和与弧面孔对应的多个透射光斑的面积S_i，所述相机的光轴与所述预定光源发出的光束同轴；

步骤S3：当透射光斑的面积S_i具有极大值时，相机光轴与弧面孔切平面垂直。

优选地，预定成像屏幕的材质为半透明且与预定光源发出的光束的颜色不同，相机为设置在预定成像屏幕的一侧的CMOS相机，COMS相机用于采集透射光斑信息。

进一步地，CMOS相机向预定图形分析芯片传送包含透射光斑的实景信息的光斑实景信号，预定图形分析芯片基于直方图二分法和最小二乘法对光斑实景信号拟合计算，从而得到透射光斑的面积的信息。

优选地，预定光源为平行光源，CMOS相机具有远光镜头。