一種視覺(jué)檢測(cè)裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及檢測(cè)技術(shù)，特別涉及一種檢測(cè)物體輪廓的視覺(jué)檢測(cè)裝置。一種視覺(jué)檢測(cè)裝置，包括：透明平板、光源、成像裝置以及圖像分析裝置，其中：所述透明平板的一面為粗糙面，所述光源位于所述透明平板的粗糙面一側(cè)并照向所述粗糙面，所述成像裝置位于所述透明平板的另一側(cè)；所述成像裝置獲得位于所述透明平板的粗糙面和光源之間的被測(cè)物在所述粗糙面上投影出的圖像，所述圖像分析裝置根據(jù)所述圖像分析所述被測(cè)物的輪廓。
【專利說(shuō)明】一種視覺(jué)檢測(cè)裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及檢測(cè)技術(shù)，特別涉及一種檢測(cè)物體輪廓的視覺(jué)檢測(cè)裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]在工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域，需要對(duì)工業(yè)產(chǎn)品提供快速高效的檢測(cè)手段。特別是型材生產(chǎn)、鈑金加工等領(lǐng)域，通過(guò)對(duì)這些產(chǎn)品的輪廓進(jìn)行測(cè)量，測(cè)量獲得的輪廓數(shù)據(jù)可用于進(jìn)一步計(jì)算輪廓的尺寸、輪廓形狀所構(gòu)成的圖形等。如測(cè)量型材的垂直截?cái)嗝婊蛘哜k金件的平面輪廓等，即可完成有關(guān)尺寸、位置等參數(shù)的檢測(cè)，從而可以判斷生產(chǎn)出的型材或者鈑金件是否符合設(shè)計(jì)要求。同時(shí)，測(cè)量型材的截?cái)嗝媸欠翊嬖谳^大誤差，也是判斷擠壓磨具是否磨損，供料機(jī)各項(xiàng)參數(shù)否正常的重要依據(jù)。
[0003]型材的截面是典型的二維形狀，通常利用機(jī)器視覺(jué)檢測(cè)技術(shù)進(jìn)行檢測(cè)。機(jī)器視覺(jué)檢測(cè)技術(shù)，是利用照相機(jī)或攝像機(jī)作為圖像設(shè)備來(lái)獲取被檢測(cè)物體的圖像，并對(duì)獲取的圖像進(jìn)行數(shù)據(jù)處理來(lái)完成檢測(cè)的技術(shù)。照相機(jī)獲取的是三維空間中被測(cè)物的二維圖像，而這個(gè)物體的二維圖像的大小與被測(cè)物自身的大小有關(guān)，同時(shí)還與被測(cè)物與照相機(jī)的距離有關(guān)。也就是說(shuō)，用照相機(jī)拍攝同一個(gè)物體，在與照相機(jī)垂直距離較遠(yuǎn)處獲得的圖像要比距離照相機(jī)較近處獲得的圖像要小，這種現(xiàn)象稱為透視現(xiàn)象。考慮到透視現(xiàn)象，被檢測(cè)物體的實(shí)際尺寸與其影像的尺寸比，與物距和像距之比成正比，其中物距為物體到鏡頭光心的垂直距離，像距為影像與鏡頭光心的垂直距離。
[0004]利用機(jī)器視覺(jué)技術(shù)檢測(cè)型材，簡(jiǎn)單有效的方式是照相機(jī)鏡頭正對(duì)著型材的截?cái)嗝?，并使鏡頭的光軸垂直于這個(gè)截?cái)嗝鎭?lái)獲取圖像。同時(shí)，與傳統(tǒng)的成像方式不同，利用視覺(jué)技術(shù)檢測(cè)物體的輪廓時(shí)，會(huì)利用物體本身不透光的特性，輔助以背景光源。這樣獲取的物體圖像，物體本身是暗的，而背景部分是亮的，有利于物體輪廓的提取。以型材檢測(cè)為例，這種檢測(cè)方式需要解決兩問(wèn)題，一個(gè)是要知道型材截面與照相機(jī)的精確距離，因?yàn)檫@個(gè)距離是輪廓尺寸數(shù)據(jù)的重要參數(shù)。另一個(gè)問(wèn)題是透視現(xiàn)象對(duì)型材的影響，型材具有一定的長(zhǎng)度，如果型材具有前后兩個(gè)截面，兩個(gè)截面都垂直于照相機(jī)的光軸，距離照相機(jī)近的那個(gè)截面為待檢測(cè)面，距離照相機(jī)較遠(yuǎn)的那個(gè)截面成為遠(yuǎn)端截面。那么對(duì)于型材的內(nèi)孔來(lái)說(shuō)，遠(yuǎn)端截面上的內(nèi)孔在照相機(jī)上的成像就會(huì)小于距離照相機(jī)較近那個(gè)待檢截面上的內(nèi)孔在照相機(jī)上的成像，這樣就會(huì)影響型材輪廓的提取，影響內(nèi)孔的測(cè)量結(jié)果。
[0005]解決方式之一是利用型材的高度對(duì)這種測(cè)量進(jìn)行補(bǔ)償，型材的高度可以對(duì)物距進(jìn)行補(bǔ)償，但無(wú)法消除透視現(xiàn)象對(duì)型材內(nèi)孔成像的影響。另一解決方法是使用遠(yuǎn)心鏡頭。由于遠(yuǎn)心鏡頭自身的技術(shù)特點(diǎn)，其檢測(cè)的范圍受到其視場(chǎng)的影響無(wú)法做到很大，使其檢測(cè)范圍具有一定限制。視場(chǎng)相對(duì)較大的遠(yuǎn)心鏡頭價(jià)格十分昂貴，大大增加系統(tǒng)成本。
[0006]上述問(wèn)題在檢測(cè)其他物體輪廓時(shí)也同樣存在。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0007]本實(shí)用新型為了消除透視現(xiàn)象對(duì)物體檢測(cè)的影響，同時(shí)避免使用遠(yuǎn)心鏡頭，提供一種視覺(jué)檢測(cè)裝置。
[0008]一種視覺(jué)檢測(cè)裝置，包括:透明平板、光源、成像裝置以及圖像分析裝置，其中:
[0009]所述透明平板的一面為粗糙面，所述光源位于所述透明平板的粗糙面一側(cè)并照向所述粗糙面，所述成像裝置位于所述透明平板的另一側(cè)；
[0010]所述成像裝置獲得位于所述透明平板的粗糙面和光源之間的被測(cè)物在所述粗糙面上投影出的圖像，所述圖像分析裝置根據(jù)所述圖像分析所述被測(cè)物的輪廓。
[0011]進(jìn)一步，所述的透明平板水平設(shè)置，且粗糙面朝向上方，所述的光源位于所述透明平板上方，所述的成像裝置位于所述透明平板下方。
[0012]更進(jìn)一步，所述的透明平板為所述被測(cè)物的承載面，所述被測(cè)物在所述粗糙面上投影出的圖像為所述被測(cè)物與所述粗糙面的接觸面在所述粗糙面上投影出的圖像。
[0013]其中，所述的光源為面光源。
[0014]所述成像裝置的光軸與所述粗糙面垂直。
[0015]本實(shí)用新型提供的視覺(jué)檢測(cè)裝置利用透明平板材料的粗糙面輔助成像，將被檢測(cè)物體在透明平板的粗糙面上形成投影，并在透明平板的透明面方向獲取被測(cè)物的輪廓圖像，這樣可以固定照相機(jī)與透明平板粗糙面之間的距離，能夠避免被檢物體自身高度引起的檢測(cè)距離的變化，通過(guò)透明平板與背景光源的作用，可以消除透視現(xiàn)象造成的物體遠(yuǎn)端輪廓的影響，避免成像系統(tǒng)采用昂貴的遠(yuǎn)心鏡頭。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0016]圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例提供的一種視覺(jué)檢測(cè)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例中提到的工字鋼片段的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖3是利用本實(shí)用新型提供的視覺(jué)檢測(cè)裝置檢測(cè)圖2所示的工字鋼片段時(shí)，工字鋼片段在透明平板粗糙面上投影出的圖像。

【具體實(shí)施方式】
[0019]本實(shí)用新型實(shí)施例為解決現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，提供一種視覺(jué)檢測(cè)裝置，利用透明平板的粗糙面輔助成像，將被檢測(cè)物體投影到透明平板的粗糙面上，并在透明平板另一側(cè)的透明面方向獲取被測(cè)物的輪廓圖像，能夠避免被檢物體自身高度引起的檢測(cè)距離的變化，從而消除透視現(xiàn)象對(duì)物體檢測(cè)的影響。下面以具體實(shí)施例并結(jié)合附圖詳細(xì)說(shuō)明本實(shí)用新型。
[0020]在下面給出的具體實(shí)施例中，選擇單面磨砂平板玻璃作為一面為粗糙面的透明平板，其他例如水晶、樹(shù)脂或有機(jī)玻璃等材料制成的透明平板都可以。
[0021]如圖1所示，本實(shí)用新型實(shí)施例提供的視覺(jué)檢測(cè)裝置包括:
[0022]組成成像裝置的照相機(jī)I和鏡頭2 ；
[0023]平板玻璃3，其中平板玻璃具有透明面4和磨砂的粗糙面5 ；
[0024]光源9位于粗糙面5 —側(cè)并照向粗糙面5，照相機(jī)I和鏡頭2位于透明面4 一側(cè)；
[0025]平板玻璃3水平設(shè)置，粗糙面5朝向上方，被測(cè)物6承載在粗糙面5上，由于光源9的作用，被測(cè)物6的待測(cè)輪廓在粗糙面5投影出影像7，被測(cè)物體具有遠(yuǎn)端面8。
[0026]本實(shí)用新型實(shí)施例中還包括圖像分析裝置10，可以和照相機(jī)I通過(guò)數(shù)據(jù)線連接，獲得照相機(jī)I中對(duì)影響7拍攝的圖像，并根據(jù)照相機(jī)I獲得的影像7的圖像分析被測(cè)物6的輪廓。本實(shí)用新型的圖像分析裝置10中采用的圖像分析技術(shù)，為現(xiàn)有視覺(jué)檢測(cè)裝置中采用的圖像分析技術(shù)。
[0027]上述實(shí)施例中，將平板玻璃的其中一個(gè)平面處理成粗糙面，例如進(jìn)行磨砂工藝處理，并保持另一個(gè)平面清潔透明。光源與被測(cè)物放置在平板玻璃粗糙面一側(cè)，被測(cè)物位于光源與平板玻璃之間，被測(cè)物的待檢測(cè)輪廓投影在平板玻璃的粗糙面上。照相機(jī)位于平板玻璃透明的一側(cè)，對(duì)焦平面為平板平板玻璃的粗糙面。照相機(jī)獲取被測(cè)物在玻璃粗糙面上輪廓圖像，圖像分析裝置對(duì)這個(gè)影像的圖像進(jìn)行圖像處理，可計(jì)算出被測(cè)物的二維輪廓信息，進(jìn)一步可利用這個(gè)輪廓信息計(jì)算出物體的二維尺寸，計(jì)算出輪廓的形狀。
[0028]以型材檢測(cè)為例，圖2是一個(gè)工字鋼片段的結(jié)構(gòu)示意圖，圖3為利用本實(shí)用新型提供的視覺(jué)檢測(cè)裝置檢測(cè)圖2所示的工字鋼片段時(shí)，工字鋼片段在磨砂玻璃粗糙面上正投影出的圖像。由于光源與被測(cè)物位于磨砂玻璃磨砂面一側(cè)，光源的光線投向被測(cè)物背部，照相機(jī)位于磨砂玻璃透明面一側(cè)，照相機(jī)鏡頭由磨砂玻璃透明側(cè)指向工字鋼片段，并對(duì)焦在工字鋼片段的對(duì)準(zhǔn)點(diǎn)位置12。由于照相機(jī)與被測(cè)平面的位置相對(duì)固定，則物距h2相對(duì)固定，而工字鋼片段自身的高度或厚度hi不會(huì)對(duì)檢測(cè)過(guò)程造成影響，同時(shí)，由于磨砂玻璃與背景光源的相互作用，工字鋼片段的遠(yuǎn)端面8的輪廓不會(huì)投影到磨砂平面上，而工字鋼片段的待檢測(cè)截面可以清晰投影在磨砂面上，保證了正確地獲取物體待測(cè)輪廓的圖像。因此在不使用遠(yuǎn)心鏡頭的情況下，利用磨砂玻璃就可以消除透視現(xiàn)象對(duì)物體檢測(cè)的影響。
[0029]圖1僅為本實(shí)用新型實(shí)施例的一個(gè)具體示例，在本實(shí)用新型實(shí)施例中，磨砂玻璃可以被一面為粗糙面的水晶、樹(shù)脂或有機(jī)玻璃等材料替代，上述任何一種材料制成的透明平板都可以。只要一面處理成具有光線漫反射性質(zhì)的均勻半透明面即可。均勻半透明面可以為采用磨砂工藝、噴砂工藝或化學(xué)腐蝕工藝形成?；蛘邽檎迟N在透明板體上的一層均勻半透明貼紙。
[0030]圖1所示的透明板體不限于水平放置，透明平板水平設(shè)置，且粗糙面朝向上方，僅僅是本實(shí)用新型一種較佳的實(shí)施例，在這個(gè)實(shí)施例中，透明平板可以方便的承載被測(cè)物，這時(shí)被測(cè)物在粗糙面上投影出的圖像為所述被測(cè)物與所述粗糙面的接觸面在所述粗糙面上投影出的圖像。其他任何一種變型的實(shí)施例中，只要滿足:光源位于透明平板的粗糙面一側(cè)并照向所述粗糙面，所述成像裝置位于所述透明平板的另一側(cè)即可。因此被測(cè)物體和成像裝置的位置關(guān)系不限于上下放置，也可以任意相對(duì)的位置關(guān)系設(shè)置，只要透明平板以上述要求位于二者之間即可，透明平板可以在被測(cè)物體和成像裝置之間，以任意角度放置，如果因?yàn)榉胖媒嵌仁沟猛队暗膱D像不是被測(cè)物體的正投影，則可以利用現(xiàn)有的圖像分析補(bǔ)償技術(shù)進(jìn)行補(bǔ)償，仍然可以獲得需要的輪廓數(shù)據(jù)。
[0031]本實(shí)用新型實(shí)施例中，光源可以為面光源，也可以是點(diǎn)光源陣列，并不限定。并且光源可以是固定亮度，也可以是可調(diào)亮度。
[0032]本實(shí)用新型實(shí)施例中，照相機(jī)可以是線陣相機(jī)，也可以是面陣相機(jī)等，并不限定。鏡頭，可以是定焦鏡頭，也可以是變焦鏡頭等，并不限定。
[0033]本實(shí)用新型實(shí)施例中，盡管以型材檢測(cè)為例進(jìn)行說(shuō)明，但被測(cè)物不僅僅限于型材，具有類似特性物體的輪廓，都可以用本實(shí)用新型提供的視覺(jué)檢測(cè)裝置進(jìn)行檢測(cè)。
[0034]本實(shí)用新型利用透明平板材料粗糙面輔助成像的視覺(jué)檢測(cè)裝置，利用被檢測(cè)物體在透明平板的粗糙面上形成投影，并在透明平板的透明面方向獲取被測(cè)物的輪廓圖像，通過(guò)固定照相機(jī)與透明平板粗糙面的距離，能夠避免被檢物體自身高度引起的檢測(cè)距離的變化。通過(guò)透明平板與背景光源的作用，可以消除透視現(xiàn)象造成的物體遠(yuǎn)端輪廓的影響，避免成像系統(tǒng)采用昂貴的遠(yuǎn)心鏡頭。與現(xiàn)有的物體二維形狀檢測(cè)方法相比，本實(shí)用新型具有如下顯著特點(diǎn):
[0035]固定了被檢測(cè)物體的被測(cè)平面與成像系統(tǒng)的位置，無(wú)需測(cè)量被測(cè)物的高度厚度等參數(shù)；
[0036]由于使用了例如磨砂玻璃輔助成像，磨砂玻璃表面具有漫反射性質(zhì)，直接投影在磨砂面的影像可以透過(guò)玻璃被另一端的照相機(jī)捕捉到，而距離磨砂面較遠(yuǎn)的物體，如型材的另一個(gè)截面，無(wú)法透過(guò)玻璃被照相機(jī)捕捉到，這樣就消除了具有一定高度的型材，由于透視現(xiàn)象對(duì)檢測(cè)結(jié)果的影響。
[0037]本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)的視覺(jué)檢測(cè)裝置方法簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)，可以大大節(jié)約檢測(cè)成品，縮短廣品檢驗(yàn)周期。
[0038]本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)的視覺(jué)檢測(cè)裝置具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益，為工業(yè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)提供快速，可靠的質(zhì)量檢測(cè)手段，有效提高工業(yè)生產(chǎn)的產(chǎn)品質(zhì)量，提高產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力；擠壓型材產(chǎn)品廣泛用于建筑、工程、醫(yī)療、軍事等多個(gè)領(lǐng)域，提高產(chǎn)品質(zhì)量，必然提高產(chǎn)品的安全性，減少安全隱患，具有明顯的社會(huì)效益。
[0039]雖然通過(guò)以上實(shí)施例揭示了本實(shí)用新型，但是本實(shí)用新型的范圍并不局限于此，在不偏離本實(shí)用新型構(gòu)思的條件下，以上各構(gòu)件可用所屬【技術(shù)領(lǐng)域】人員了解的相似或同等兀件來(lái)替換。
[0040]綜上所述，本實(shí)用新型提出的視覺(jué)檢測(cè)裝置具有實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單、成本低、無(wú)污染、運(yùn)行安全等各項(xiàng)優(yōu)點(diǎn)，特別是能有效解決目前擠壓型材截?cái)嗝鏅z測(cè)效率低下的問(wèn)題，提高了型材產(chǎn)品的質(zhì)量和產(chǎn)量，具擠壓型材產(chǎn)品廣泛用于建筑、工程、醫(yī)療、軍事等多個(gè)領(lǐng)域，提高產(chǎn)品質(zhì)量，必然提高產(chǎn)品的安全性，減少安全隱患，具有明顯的社會(huì)效益。
[0041]以上參照附圖對(duì)本實(shí)用新型的具體實(shí)現(xiàn)方式進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明，顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行各種改動(dòng)和變型而不脫離本實(shí)用新型的精神和范圍。這樣，倘若本實(shí)用新型的這些修改和變型屬于本實(shí)用新型權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本實(shí)用新型也意圖包含這些改動(dòng)和變型在內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種視覺(jué)檢測(cè)裝置，其特征在于，包括:透明平板、光源、成像裝置以及圖像分析裝置，其中: 所述透明平板的一面為粗糙面，所述光源位于所述透明平板的粗糙面一側(cè)并照向所述粗糙面，所述成像裝置位于所述透明平板的另一側(cè)； 所述成像裝置獲得位于所述透明平板的粗糙面和光源之間的被測(cè)物在所述粗糙面上投影出的圖像，所述圖像分析裝置根據(jù)所述圖像分析所述被測(cè)物的輪廓。
2.如權(quán)利要求1所述的視覺(jué)檢測(cè)裝置，其特征在于，所述的透明平板水平設(shè)置，且粗糙面朝向上方，所述的光源位于所述透明平板上方，所述的成像裝置位于所述透明平板的下方。
3.如權(quán)利要求2所述的視覺(jué)檢測(cè)裝置，其特征在于，所述的透明平板為所述被測(cè)物的承載面，所述被測(cè)物在所述粗糙面上投影出的圖像為所述被測(cè)物與所述粗糙面的接觸面在所述粗糙面上投影出的圖像。
4.如權(quán)利要求1所述的視覺(jué)檢測(cè)裝置，其特征在于，所述的光源為面光源。
5.如權(quán)利要求Γ4任一所述的視覺(jué)檢測(cè)裝置，其特征在于，所述粗糙面為具有光線漫反射性質(zhì)的均勻半透明面。
6.如權(quán)利要求f4任一所述的視覺(jué)檢測(cè)裝置，其特征在于，所述成像裝置的光軸與所述粗糙面垂直。
【文檔編號(hào)】G01B11/24GK204027528SQ201420527413
【公開(kāi)日】2014年12月17日 申請(qǐng)日期:2014年9月15日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月15日
【發(fā)明者】王申, 王文廣 申請(qǐng)人:王申