專利名稱：基于多ccd的空間尺寸測量裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型 涉及一種測量裝置，尤其是一種基于多CXD的空間尺寸測量裝置。
背景技術(shù)：
CXD工業(yè)相機(jī)一般用于二維尺寸的測量，但是，有時必須需要測量空間尺寸才能為裝配等工藝提供基礎(chǔ)?，F(xiàn)有一款如圖I和圖2所示的待測工件20，它具有兩條水平的邊框22以及兩個水平的圓孔21 (圓孔的軸線為水平方向)，根據(jù)生產(chǎn)要求，現(xiàn)需要測量出這兩個水平圓孔21距離兩邊框22中心線L的長度。由于邊框中心線L和圓孔21不處于同一二維面上，涉及到空間尺寸的測量，傳統(tǒng)的方法是靠非接觸式三坐標(biāo)測量機(jī)配合夾治具、棱鏡才能夠完成，這種方法費(fèi)事費(fèi)力，自動化程度低。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型目的是針對上述問題，提供一種基于多CXD的空間尺寸測量裝置，該裝置成本較低、測量速度快，而且具有與三坐標(biāo)測量機(jī)同樣的測量精度。本實用新型的技術(shù)方案是一種基于多CCD的空間尺寸測量裝置，包括機(jī)架，所述機(jī)架上設(shè)置有第一相機(jī)支撐架、第二相機(jī)支撐架、位于所述第一相機(jī)支撐架和第二相機(jī)支撐架之間的且其上帶有多個標(biāo)記點的待測工件定位座、以及用于帶動所述待測工件定位座在機(jī)架上平移的氣缸，所述第一相機(jī)支撐架上安裝有垂直布置的、并能在X、Y、Z三個方向作平移運(yùn)動的C⑶工業(yè)相機(jī)I，所述第二相機(jī)支撐架上安裝有垂直布置的、并能在X、Y、Z三個方向作平移運(yùn)動的C⑶工業(yè)相機(jī)II和CXD工業(yè)相機(jī)III，所述CXD工業(yè)相機(jī)I、(XD工業(yè)相機(jī)II、(XD工業(yè)相機(jī)III以及氣缸均與一 PLC程控器電連接，所述待測工件定位座上還設(shè)有將待測工件上的兩個水平圓孔折射到豎直方向的棱鏡。所述待測工件定位座上開設(shè)有邊框透光孔。所述待測工件定位座上裝有背光光源。所述待測工件定位座上設(shè)有用于將待測工件緊緊吸附在該待測工件定位座上的真空吸附機(jī)構(gòu)。本實用新型的優(yōu)點是本實用新型通過三個CXD工業(yè)相機(jī)及棱鏡的光學(xué)作用，再加上多CCD的數(shù)據(jù)融合方法，解決了空間尺寸精密測量的問題，其綜合測量精度在±0. 03毫米以內(nèi)。
以下結(jié)合附圖
及實施例對本實用新型作進(jìn)一步描述圖I為待測工件的結(jié)構(gòu)示意圖，為了更清楚地表明本實用新型所要解決的技術(shù)問題，特將待測工件的主視圖和俯視圖畫在一起；圖2為本實用新型實施例的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本實用新型實施例中待測工件定位座的結(jié)構(gòu)示意圖；[0013]圖4為本實用新型實施例中坐標(biāo)統(tǒng)一轉(zhuǎn)換原理圖。其中1-(XD工業(yè)相機(jī)I，2-CXD工業(yè)相機(jī)II，3-CXD工業(yè)相機(jī)III，4_待測工件定位座，5-棱鏡,6-標(biāo)記點，7-邊框透光孔,8-背光光源,9-氣缸,10-機(jī)架，11-第一相機(jī)支撐架，12-第二相機(jī)支撐架，20-待測工件，21-圓孔，22-邊框。
具體實施方式
如圖2和圖3所示，本實施例基于多CXD的空間尺寸測量裝置，包括機(jī)架10，該機(jī)架10上設(shè)置有第一相機(jī)支撐架11、第二相機(jī)支撐架12、位于所述第一相機(jī)支撐架和第二相機(jī)支撐架之間的待測工件定位座4、以及用于帶動所述待測工件定位座在機(jī)架上平移的氣缸9,所示待測工件定位座4上帶有多個標(biāo)記點6 (如圖4所示,本實施例在待測工件定位座共設(shè)置了 Al、A2……D3、D4共16個標(biāo)記點)。所述第一相機(jī)支撐架11上安裝有垂直布置的CXD工業(yè)相機(jī)I 1，該CXD工業(yè)相機(jī)I能夠在X、Y、Z三個方向均能作平移運(yùn)動。所述第二相機(jī)支撐架12上安裝有垂直布置的CXD工業(yè)相機(jī)II 2和CXD工業(yè)相機(jī)III 3，CXD工 業(yè)相機(jī)II 2和CXD工業(yè)相機(jī)III 3也能夠在X、Y、Z三個方向作平移運(yùn)動。所述CXD工業(yè)相機(jī)
II、CXD工業(yè)相機(jī)II 2、CXD工業(yè)相機(jī)III 3以及氣缸9均與一 PLC程控器電連接，所述待測工件定位座4上還設(shè)有棱鏡5，棱鏡5用于將圓孔21從水平方向折射到豎直方向(即從棱鏡上方觀察到的圓孔端面呈水平)，從而使相機(jī)拍的兩圓孔的圖像與邊框22處于同一水平面內(nèi)，便于圖像處理。本例在所述待測工件定位座4上開設(shè)有邊框透光孔7，該邊框透光孔7使得光源可以透過它投射到待測工件20的邊框22上，以便CXD拍照獲取圖像。所述待測工件定位座4上裝有與上述三個工業(yè)相機(jī)相對應(yīng)的背光光源8。為了使待測工件20能夠穩(wěn)穩(wěn)地定位在待測工件定位座4上，本例還在所述待測工件定位座4上設(shè)置了真空吸附機(jī)構(gòu)。本實施例的使用方法如下將待測工件20放置到待測工件定位座4上，開啟真空吸附機(jī)構(gòu)將待測工件吸附在待測工件定位座4上模。PLC控制器控制三個CXD工業(yè)相機(jī)拍照，其中CXD工業(yè)相機(jī)I I對兩個圓孔21拍照，CXD工業(yè)相機(jī)II 2和CXD工業(yè)相機(jī)III 3分別對邊框22的一段進(jìn)行拍照，并保存所需的圖像處理后的數(shù)據(jù)。然后PLC控制器控制氣缸9帶動待測工件定位座4動作，使邊框22的另一段移動到CXD工業(yè)相機(jī)II 2和CXD工業(yè)相機(jī)III 3的視野內(nèi)，PLC控制器再次控制三個CXD工業(yè)相機(jī)拍照，其中CXD工業(yè)相機(jī)I I對兩個圓孔21拍照，CXD工業(yè)相機(jī)
II2和CXD工業(yè)相機(jī)III 3分別對視野中該段邊框22進(jìn)行拍照，并保存所需的圖像處理后的數(shù)據(jù)，然后對前后兩組圖像處理后的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理后便可得出兩圓孔21距離邊框中心線L的距離。PLC控制器控制氣缸回到原來位置，并解除待測工件的真空吸附。本實施例對個圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)融合的方法包括以下幾個步驟步驟I :待測工件置于待測工件定位座4上，以CXD工業(yè)相機(jī)I視野中待測工件定位座上的某個特征點為坐標(biāo)系原點0，以該坐標(biāo)系原點為交點的兩條互相垂直的邊線為X軸、y軸(如圖4所示)，找到另外兩個CXD工業(yè)相機(jī)視野中的四個標(biāo)記點(標(biāo)記點A1、B2、A3、B4)在坐標(biāo)系 Oxy 中的物理坐標(biāo)(Alx, Aly)、(B2x, B2y)、(B3x, B3y)、(A4x, A4y),這些標(biāo)記點的物理坐標(biāo)可在三坐標(biāo)測量機(jī)上準(zhǔn)確測量，然后才能夠進(jìn)行步驟2。[0023]步驟2 :在CXD工業(yè)相機(jī)II 2和CXD工業(yè)相機(jī)III 3中測量各個視野中的x方向兩個標(biāo)記點的像素距離和y方向兩個標(biāo)記點的像素距離，CXD工業(yè)相機(jī)I視野中的兩個圓孔21之間的像素距離，用來校準(zhǔn)各個CXD工業(yè)相機(jī)視野中像素坐標(biāo)與物理坐標(biāo)之間的比例關(guān)系，并將每個C⑶工業(yè)相機(jī)視野中的像素坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換成物理坐標(biāo)系。步驟3 :通過測量待測工件定位座4上標(biāo)記點Al、B2在CXD工業(yè)相機(jī)I和CXD工業(yè)相機(jī)II 2中的像素坐標(biāo)，轉(zhuǎn)換成為物理坐標(biāo)后，得到(dAlx, dAly),(dB2x, dB2y),并將Oxy在C⑶工業(yè)相機(jī)I中的像素坐標(biāo)也轉(zhuǎn)換為物理坐標(biāo)，得到(dOx，dOy)，然后，來確定各個坐標(biāo)系原點與系統(tǒng)坐標(biāo)系原點Oxy之間的關(guān)系，03x= Alx-dAlx ；03y= Aly+dAly ；02x= B2x_dB2x ；02y= B2y+dB2y ；Olx= -dOx ；01y= dOy。·步驟4 :(XD工業(yè)相機(jī)I、(XD工業(yè)相機(jī)II 2、(XD工業(yè)相機(jī)III 3第一次同時拍照時，CXD工業(yè)相機(jī)I抓取兩個圓孔21的中心位置，CXD工業(yè)相機(jī)II 2和CXD工業(yè)相機(jī)III 3可以抓取待測工件的兩條邊框一側(cè)的線段，進(jìn)行圖像處理和數(shù)據(jù)存儲處理；C⑶工業(yè)相機(jī)I、CXD工業(yè)相機(jī)II 2、CXD工業(yè)相機(jī)III 3第二次同時拍照時，CXD工業(yè)相機(jī)II 2、CXD工業(yè)相機(jī)III 3抓取待測工件的兩條邊框另外一側(cè)的線段，進(jìn)行圖像處理和數(shù)據(jù)存儲；經(jīng)過步驟3的數(shù)據(jù)處理后，能夠得到兩個邊框上分別兩條線段的平均值在統(tǒng)一坐標(biāo)系Oxy中的物理坐標(biāo)。步驟5 :假如其中一條邊框的兩段線段平均值在統(tǒng)一坐標(biāo)系Oxy中的物理坐標(biāo)分別為kLl (x,y),kL2 (x, y),另外一條邊框的兩段線段平均值分別為kRl (x,y),kR2 (x,y)，則由邊框決定的中心線L的坐標(biāo)為Ql ((kLlx，+ kRlx) /2, (kLly, + kRly)/2), Q2((kL2x, + kR2x) /2, (kL2y, + kR2y)/2)。步驟6 :在CXD工業(yè)相機(jī)I中檢測兩個圓孔21中心位置，并轉(zhuǎn)換到統(tǒng)一坐標(biāo)系Oxy中的物理坐標(biāo)中，得到待檢測圓孔21中心的物理坐標(biāo)C-L-K (x，y)和C-R-K (x，y)。步驟7 :通過點到直線之間的距離函數(shù)，可以得到待檢測圓孔中心C-L-K (x，y)或C-R-K (x，y)至中心線L之間的距離。當(dāng)然，上述實施例只為說明本實用新型的技術(shù)構(gòu)思及特點，其目的在于讓人們能夠了解本實用新型的內(nèi)容并據(jù)以實施，并不能以此限制本實用新型的保護(hù)范圍。凡根據(jù)本實用新型主要技術(shù)方案的精神實質(zhì)所做的等效變換或修飾，都應(yīng)涵蓋在本實用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種基于多CXD的空間尺寸測量裝置，包括機(jī)架(10)，其特征在于所述機(jī)架(10)上設(shè)置有第一相機(jī)支撐架(11)、第二相機(jī)支撐架(12)、位于所述第一相機(jī)支撐架和第二相機(jī)支撐架之間的且其上帯有多個標(biāo)記點(6)的待測エ件定位座(4)、以及用于帶動所述待測エ件定位座在機(jī)架上平移的氣缸(9)，所述第一相機(jī)支撐架(11)上安裝有垂直布置的、井能在X、Y、Z三個方向作平移運(yùn)動的CXDエ業(yè)相機(jī)I (I)，所述第二相機(jī)支撐架(12)上安裝有垂直布置的、并能在X、Y、Z三個方向作平移運(yùn)動的CXDエ業(yè)相機(jī)II (2)和CXDエ業(yè)相機(jī)III(3)，所述C⑶エ業(yè)相機(jī)I (I)、C⑶エ業(yè)相機(jī)II (2)、C⑶エ業(yè)相機(jī)III(3)以及氣缸(9)均與一 PLC程控器電連接，所述待測エ件定位座(4)上還設(shè)有將待測エ件(20)上的兩個水平圓孔(21)折射到豎直方向的棱鏡(5 )。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于多CCD的空間尺寸測量裝置，其特征在于所述待測エ件定位座(4 )上開設(shè)有邊框透光孔(7 )。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于多CCD的空間尺寸測量裝置，其特征在于所述待測エ件定位座(4 )上裝有背光光源(8 )。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于多CCD的空間尺寸測量裝置，其特征在于所述待測エ件定位座(4)上設(shè)有用于將待測エ件(20)緊緊吸附在該待測エ件定位座上的真空吸附機(jī)構(gòu)。
專利摘要本實用新型公開了一種基于多CCD的空間尺寸測量裝置，包括機(jī)架，機(jī)架上設(shè)置有第一相機(jī)支撐架、第二相機(jī)支撐架、位于第一相機(jī)支撐架和第二相機(jī)支撐架之間的且其上帶有多個標(biāo)記點的待測工件定位座、以及帶動待測工件定位座在機(jī)架上平移的氣缸，第一相機(jī)支撐架上安裝有垂直布置的、并能在X、Y、Z三個方向作平移運(yùn)動的CCD工業(yè)相機(jī)Ⅰ，第二相機(jī)支撐架上安裝有垂直布置的、并能在X、Y、Z三個方向作平移運(yùn)動的CCD工業(yè)相機(jī)Ⅱ和CCD工業(yè)相機(jī)Ⅲ，所述CCD工業(yè)相機(jī)Ⅰ、CCD工業(yè)相機(jī)Ⅱ、CCD工業(yè)相機(jī)Ⅲ以及氣缸均與一PLC程控器電連接，待測工件定位座上還設(shè)有棱鏡。該裝置成本較低、測量速度快，具有與三坐標(biāo)測量機(jī)同樣的測量精度。
文檔編號G01B11/245GK202757587SQ201220433158
公開日2013年2月27日 申請日期2012年8月29日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月29日
發(fā)明者崔惠峰 申請人:蘇州逸美德自動化科技有限公司