[实用新型]一种与机器人配合使用的间隙、面差视觉测量装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及自动化测量技术领域，具体而言，涉及一种与机器人配合使用的间隙、面差视觉测量装置。

背景技术

随着现代制造业的快速发展，航空航天、汽车等大型制造业对质量控制提出了更高的要求，且这些行业的产品大而重，往往需要将质量问题在现场实时解决。在工件加工、装配组装过程中，根据不同的加工工艺、成品的整体设计、美观等因素，在整个工件制造、组装过程中，不可避免的会存在各种间隙、面差，例如：汽车车门与边框之间的间隙，适当的间隙能够有效减少车门异响、车门磨损、开关车门费力等问题，同时，整车加工、装配过程中，工件间隙、面差是不可或缺的工艺，因此，推及整个工业装配加工领域，工件的间隙、面差是普遍涉及的工艺技术，而间隙距离是否符合设计标准关系到整体的舒适性、协调性，正是基于这样的需求，对间隙、面差的测量手段层出不穷。

传统的测量方法往往使用测量标尺，如：游标卡尺、千分尺、百分表等，测量耗时长，而且由于操作人员熟练程度的限制，读取的间隙、面差数据存在较大的误差，数据一致性差。

发明内容

为了解决上述问题，本实用新型结合结构光三维测量技术与双目立体视觉原理，对机械加工、装配过程中存在的间隙、面差进行智能化测量，保证测量精度的同时节省人力。

由激光器投出的光平面与被测工件表面相交形成特征光条，特征光条在空间位于光平面上，经透视投影形成的特征图像位于相机的图像平面上，因此，建立光平面与相机图像平面的对应关系，是建立线结构光视觉测量模型的有效途径。

采用的技术方案为一种与机器人配合使用的间隙、面差视觉测量装置，包括测头、支撑部、连接法兰，其特征在于，所述测头数量为两个，通过支撑部连接，左右两侧对称分布，并向内倾斜一定的角度，测头内部安装有相机和激光器，所述激光器发射激光呈线型，相机前端安装有滤光片，所述连接法兰与支撑部相连，用于与机器人固定。

优选的，测头向内倾斜30°角安装。

作为本实用新型的改进，测头内部安装有相机和激光器，所述激光器发射激光呈线型，相机前端安装有滤光片，使得相机只采集激光条投射在工件间隙的图像，即采集到的图像为一条激光条投影图像，有效排除背景干扰。

本实用新型方案采用左、右双测头结构，具有双相机、双激光器，且安装位置分别水平共线，即两部激光器发出的激光条重合，相机对应拍摄工件左、右两侧的被测工件的激光条投射扫描图像，利用了结构光三维测量原理以及双目立体视觉中的视差原理恢复出物体的三维信息。

相比于单测头获取的被测间隙、面差激光条图像，本实用新型结构设计，采用了左右两组激光器和相机，并安装一定的倾斜角度，能够获取更多工件间隙、面差的细节信息，图像信息更加完整，并能够获取图像的深度信息。

作为本实用新型的进一步改进，激光器与相机镜头均朝向外侧，与测头倾斜角度保持一致，并且相机还向下倾斜一定的角度，角度值优选为30°，使得相机更便于采集激光条投射在工件上的图像。

作为本实用新型的另一种改进，所述相机镜头朝上安装，并在镜头上方安装反光镜一，所述反光镜一具有一定的倾斜角，角度值优选为60°，此方案中，激光器朝下安装，并在其下方安装反光镜二，所述反光镜二具有一定的倾斜角，所述反光镜二倾斜角优选为45°；反光镜一和反光镜二具有改变光路的作用，具体而言，激光器所发出的激光条经过反光镜二反射垂直投射在待测工件上，相机拍摄反光镜一中的激光条图像；通过安装反光镜，相机与激光器能够垂直安装，特别是相机镜头横向安装时占用空间尺寸大，此方案改进能够缩小装置整体占用的空间，使装置的整体结构更加紧凑，同时，减小外壳尺寸达到了减重的效果。

测头前端具有安装盖，所述安装盖优选为铆接、螺接等可拆卸的结构设计，在对应相机、激光器位置处为透明材质，保护装置内部结构，同时便于污损时及时更换。

工件间隙、面差视觉检测方法包括如下步骤：

S1.系统上电初始化，激光器和相机开启，机器人根据预先设定的检测轨迹运动到指定位置，选取测量模式，上位机控制左、右相机采集激光条投影在工件上的图像；

S2. 上位机对采集到的两幅激光条图像，进行图像处理，提取激光条图像的光条中心线，经过相机单目及双目标定，获取像平面坐标系与世界坐标系之间的转换关系，进行图像立体匹配，将两幅光条中心线图像合成一副待处理图像，根据标定得到的转换关系，获取待处理图像的空间三维点云坐标；