[发明专利]一种基于机器视觉技术的球度测量装置及测量方法

说明书

本发明涉及一种基于机器视觉技术的球度测量装置及方法，包括基座、置物台、背景箱、控制机构和图像采集机构；底座底部安装有支撑座，底座顶部沿其四周安装有多层轨道；图像采集机构包括顶部相机、侧部相机和相机支架；置物台包括置物架、置物座和LED灯带；置物座用于放置待测物体；背景箱将置物架罩住，背景箱顶部均布多层圆形LED灯带二；顶部相机和侧部相机镜头从背景箱的顶部和侧面分别伸入背景箱中拍摄待测物体图像；本发明较传统测量装置及方法，不仅数据处理快速灵活、现场抗干扰能力强、综合误差小、工作量小、不损伤待测物表面，还能很好的现待测物实时测量图像、反映待测物整体测量信息。

技术领域

本发明涉及一种基于机器视觉技术的球度测量装置及测量方法。

背景技术

球度误差对机械零件的旋转运动具有重要影响。球面粗糙度及球面波纹等缺陷将导致零件磨损，精确而高效的评定球度误差非常重要。传统的球度误差测量大都是接触测量，常用测量方法有：千分尺多次测量球体直径，粗略估算球度误差；测量两个或三个相互垂直的大圆球度值评定球度误差。传统的接触式测量方法存在综合误差大、工作量大、易损伤工件表面、受测量环境限制等局限性，且只反映球面局部信息，不能精确评定整体球度误差。

随着计算机视觉与图像处理的不断应用及发展，视觉测量逐步应用于测量领域而形成一类非接触测量方法,此方法不仅具有数据处理快速灵活、工作量小及现场抗干扰能力强等优点，还能很好地再现测量图像、反映整体信息。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提出了一种基于机器视觉技术的球度测量装置及测量方法。

一种基于机器视觉技术的球度测量装置，包括基座、置物台、背景箱、控制机构和图像采集机构。

所述基座包括支撑座、底座和轨道；所述底座底部安装有支撑座，底座顶部沿其四周安装有多层轨道；且轨道、支撑座和底座的中心点位于上下同一直线上；每层轨道的四个角均设有入口，用于滑轨安装及滑轨在每层轨道之间的切换；所述底座小于支撑座。

所述电源模块包括电源和电源转换器；电源模块固定安装在控制盒中；所述电源正、负极与电源转换器输入端相连；

所述控制机构包括控制盒、步进电机、步进电机驱动器和单片机；所述单片机及步进电机驱动器安装在控制盒中；单片机、步进电机驱动器与所述电源转换器输出端连接，由电源模块供电；单片机与步进电机驱动器连接；步进电机驱动器与所述步进电机连接；单片机通过步进电机驱动器控制步进电机转动。

所述图像采集机构包括顶部相机、侧部相机和相机支架；所述相机支架通过滑轨安装在所述轨道中，相机支架能沿轨道滑动；相机支架由横架和竖架组成L型；所述横架上横向设有槽口；竖架上竖向设有槽口；所述顶部相机及侧部相机分别安装在横架和竖架上的槽口中，能沿槽口横向或竖向移动。

所述置物台包括置物架、置物座和LED灯带；所述置物架安装在底座顶部；所述置物架内部安装步进电机，且置物架、步进电机和底座的中心点位于上下一条直线上；置物座位于置物架顶部；所述置物座与步进电机输出轴同心连接(即置物座和步进电机的中心点位于同一中轴线上)；置物座呈圆形，置物座顶部外缘沿其圆周均布多层圆形LED灯带一，每层LED灯带一均通过适配器调节光强及光色；置物座用于放置待测物体。

所述背景箱呈圆筒形；所述背景箱底部开口；所述背景箱用于将置物架罩住，使待测物体处于一个相对稳定光强的环境；背景箱顶部均布多层圆形LED灯带二；所述圆形LED灯带二和所述圆形LED灯带二的圆心位于上下同一中轴线上；背景箱顶部及侧面设有圆孔，顶部相机及侧部相机镜头的圆心分别与两个所述圆孔的圆心位于同一中轴线上；分别调节顶部相机和侧部相机在相机支架上的相对位置，使顶部相机和侧部相机镜头从背景箱的顶部和侧面分别伸入背景箱中。

将单片机、顶部相机、侧部相机和适配器和现有计算机通过数据传输线连接；顶部相机及侧部相机可将拍摄的目标图像传送至计算机。