[发明专利]小工件视觉测量方法及测量系统

说明书

技术领域

本发明涉及视觉测量技术领域，特别涉及一种小工件视觉测量方法及测量系统。

背景技术

机器视觉是一个相当新且发展十分迅速的研究领域，是计算机科学重要的研究领域之一；机器视觉由于与被观测的对象无接触，因此对观测者与被观测对象都不会产生任何损伤。激光具有方向性好、高亮度等特点，利用激光做光源来获取结构光的主动视觉检测，被称为激光视觉检测技术。激光三角法是激光视觉检测技术的基础，是非接触光学测量的重要形式，并且作为一种非接触测量手段已经越来越引起人们的重视。

激光三角法一般应用于工业制造领域，对工业生产线上的工件表面二维、三维结构信息的获取或加工进行精确定位；具体地，激光三角法测距主要用于以下检测：位移检测（包括距离测量、厚度检测、液位检测等方面）、表面检测（出其表面的起伏或整体的倾斜角度）、形貌检测（如工业上检测汽车的车体、零件，生物医学上获取表面三维结构信息，在地理方面上绘制立体地图等）。但是现有的激光三角法很难获得工件的高度信息。

针对复杂小工件有多个测量尺寸且分布在不同高度上的特点，采用传统的二维视觉测量方法很难获得工件的高度信息，由于传统的接触式测量容易损伤工件表面和改变工件的相对位置，且由于测量结果往往会因检验者读数方式及测量方法的不同而不准确。

发明内容

本发明的目的在于提供一种小工件视觉测量方法及测量系统，通过采用非接触式测量提高对小工件测量的准确性。

本发明实施例提供一种小工件视觉测量方法，包括：

在被测工件的高度范围内，利用线结构光发生器生成的线结构光对被测工件所在的测量系统进行高度分层标定，得到所述测量系统的高度标定参数；

利用所述测量系统中的圆形靶标在每一分层高度对所述测量系统进行平面二维尺寸标定，得到所述测量系统在每一分层高度对应的平面标定参数；

将所述平面标定参数与所述高度标定参数进行拟合，建立所述平面标定参数和所述高度标定参数的对应关系；

利用激光三角法测量所述被测工件的台阶面的高度；

通过所述被测工件的台阶面的高度、所述被测工件的台阶面的高度对应的平面标定参数和所述对应关系获取所述被测工件的测量参数。

本发明实施例还提供一种能够实现上述技术方案的小工件视觉测量系统，其特征在于，所述系统包括：线结构光发生器、摄像机、升降台、图像采集卡、计算机；其中，

在被测工件的高度范围内，所述摄像机用于获取所述线结构光发生器生成的线结构光的多幅光条图像和所述圆形靶标的多幅靶标图像；

所述计算机根据所述光条图像对所述测量系统进行高度分层标定，得到所述测量系统的高度标定参数；

所述计算机利用所述多幅靶标图像在每一分层高度对所述测量系统进行平面二维尺寸标定，得到所述测量系统在每一分层高度对应的平面标定参数；将所述平面标定参数与所述高度标定参数进行拟合，建立所述平面标定参数和所述高度标定参数的对应关系；

所述计算机利用激光三角法测量所述被测工件的台阶面的高度；通过所述被测工件的台阶面的高度和所述对应关系获取所述被测工件的测量参数。

本发明提供的小工件视觉测量方法及测量系统，通过在被测工件的高度范围内对测量系统进行高度分层标定和平面二维尺寸标定，建立了平面标定参数和高度标定参数的对应关系；用激光三角法测量被测工件各平面的高度，得到被测工件的各平面处的测量参数，从而完成了对被测工件的不同高度平面几何尺寸的测量，由于对测量系统进行统一的标定后再对被测工件进行尺寸测量，因此提高了对被测工件测量的准确性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例所适用的测量系统的结构示意图；

图2为本发明实施例所采用的圆形靶标的示意图；

图3为本发明小工件视觉测量方法一个实施例的流程示意图；

图4为本发明小工件视觉测量方法又一个实施例的流程示意图；

图5为图4所示实施例中在第1层光条图像的示意图；

图6为图4所示实施例中在第2层光条图像的示意图；

图7为图4所示实施例中在第20层光条图像的示意图；

图8为图4所示实施例在测量阶梯状工件时的光条中心的图像示意图；