[发明专利]一种利用液面获取产品形状的多视图采集装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及机械与控制领域，特别涉及一种利用液面获取产品形状的多视图采集装置及方法。

背景技术

近十年来，随着传感技术、图像处理和计算机视觉等相关技术的发展，出现了各种各样的产品表面的几何数据数字化获取方法。获取方法基本上可分为两大类，即接触式与非接触式。非接触式按其原理不同，又可分为光学式和非光学式等。一些先进的研究已经集光学、机械、计算机视觉和数宇图象处理等高新技术为一体。以产品的实物、软件影象作为研究对象，应用现代设计理沦、生产工程学、材料科学和相关专业知识进行深入系统地分析和研究，进而开发出同类的产品。三维数字化测量技术近年来也取得了迅猛的发展，零件的三维数字化是通过特定的测量设备和测量方法获取零件表面离散点的几何坐标数据。在此基础上，就可以进行复杂曲面的建模、评价、改进和制造。因而，如何高效、高精度地对样件表面进行数据采集，是目前国内外逆向工程的主要研究内容之一。

在专利CN 101231250 A中公开了一种金相全面测量法。其包括将样品置于金相显微镜的载物台上，利用计算机控制载物台按行、列定点进行移动；利用摄像头在样品上自左上角至右下角进行有视域搭界金相图像的全面采集，并将各分视域金相图像传输给计算机；计算机将图像自动进行标识、存储、无缝拼接，从而得到一张涵盖整个测量截面的真实且唯一的全面金相图像，并按照标准规定的方法进行金相分析，并根据标准中定义的量值计算方法完成金相分析报告等步骤。由于所获得的测量结果是真实且唯一的，因而准确性好，所以不会对实际应用造成不良影响。但是该发明的缺点在于对陡壁和透光模型数据采集困难，而且价格昂贵。

发明内容

本发明属于利用液面获取产品形状的多视图采集装置及采集方法的创新技术。在基于液面的物体轮廓数字化扫描系统基础上，通过多目图象采集，解决了遮挡导致采集图象的数据不完整、需要多次装夹产品的问题，使采集图像的信息更多，最终生成的几何模型更加精确。然后通过计算机图象处理技术进行图象处理提取边缘和拼合，最终获得物体的数字化几何模型，完善了基于液面的数字化扫描系统。

该采集方法操作方便简单，能方便地获取产品完整或某个高度的几何轮廓信息，效率高，应用范围广，对逆向造型很有使用价值。本发明能自动进行图像采集，采集效率5-10层/min，采集精度较高。开发的软件界面友好、操作容易，并实现自动采集图像、图像边缘提取、数据点校正和拼合等。解决了利用液体获取产品几何形状方法中已存在的难题，大大提高了其实用性和采集效率。在基于单目的液面轮廓数字化扫描系统基础上，通过多目图象采集，解决图象遮挡导致采集的数据不完整、需要多次装夹产品的问题，并通过计算机图象处理技术，进行图象处理提取边缘和拼合，输出点云到其他CAD软件中进行逆向处理，最终获得物体的数字化几何模型，不但完善了基于液面的数字化扫描系统，而且大大提高了该采集方法的效率。

附图说明

图1液面控制示意图

图1：1-电机，2-定位滑台，3-横梁，4-图像传感器，5-联接杆，6-有溢流孔的圆盘，7-液面，8-样品，9-波形软管，10-排液孔

具体实施方式：

如图1所示，本发明所采用装置在结构上主要包括电机、定位滑台、横梁、图像传感器、联接杆，有溢流孔的圆盘，波形软管、排液孔构成，利用液固线就是物体表面截面线的原理，将一般CCD采集的三维图片无法确定物体表面远近距离的问题，离散成具有确定高度的二维图片，多目的采集装置解决一般采集中的遮挡问题，能方便地获取产品完整或某个高度的几何轮廓信息。

本发明采用多个镜头分别根据实物遮挡情况位置进行安装。由于多个镜头高度位置等高，间隔可以调整，而且同时采集，在采集的液面上设置有多个圆形或其他形状的基准用于图像数据的拼合。

在采集后，同层多幅图像通过边缘提取、数据矢量化，转换为边缘数字点。

根据预先标定的数据结果，进行采集数据的校正，根据已经确定的基准的位置，删减各自图像中被遮挡区域无用的数据，再进行数据的拼合，最后输入计算机辅助设计软件进行产品模型的构建。