一種基于遠(yuǎn)心物鏡的顯微雙目立體視覺測量裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于顯微立體視覺三維測量裝置領(lǐng)域，更具體地，涉及一種基于遠(yuǎn)心物鏡的顯微雙目立體視覺測量裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]雙目立體視覺技術(shù)作為一種非接觸的測量方法，被廣泛應(yīng)用于物體常規(guī)尺寸的三維測量中。目前三維測量系統(tǒng)大多應(yīng)用于宏觀物體的雙目立體視覺三維測量，針對(duì)微小物體的雙目立體視覺三維測量研究較少，主要由于微小物體尺度小，用傳統(tǒng)的辦法很難對(duì)其進(jìn)行觀測，必須借助顯微物鏡等設(shè)備進(jìn)行放大，而顯微物鏡視場狹窄且景深小，其視場、景深與分辨能力存在著相互矛盾的關(guān)系，多用于顯微系統(tǒng)中進(jìn)行觀察，不易滿足立體視覺所需的兩個(gè)或多個(gè)相機(jī)的條件。
[0003]目前，對(duì)微小物體的雙目立體視覺測量研究較為成熟的是基于雙目體視顯微鏡改造而來的數(shù)碼顯微雙目立體視覺測量法。數(shù)碼顯微雙目立體視覺測量法將雙目體視顯微鏡中的兩個(gè)顯微目鏡通過引入適配鏡后換成CCD或CMOS圖像傳感器，接收兩個(gè)子光路中的圖像對(duì)，并將其傳輸?shù)接?jì)算機(jī)中，通過圖像處理后，獲得待測樣品的三維尺寸數(shù)據(jù)。
[0004]然而，進(jìn)一步的研究，上述現(xiàn)有技術(shù)仍然存在以下的缺陷或不足:由于數(shù)碼顯微雙目立體視覺測量直接由雙目體視顯微鏡改造而來，圖像獲取單元的主體沒變，而雙目體視顯微鏡為方便使用者進(jìn)行大范圍、大深度的觀察，采用常規(guī)變焦鏡頭，同時(shí)為滿足人們用雙目觀察一個(gè)物體時(shí)所形成一定視角的習(xí)慣，雙目鏡筒中的左右兩光束的體視角一般在12°?15°之間，因此整個(gè)系統(tǒng)存在鏡頭畸變大、體視角小的問題，并且由于雙目體視顯微鏡的雙目鏡筒已安裝固定，使其無法調(diào)整、測量誤差大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的以上缺陷或改進(jìn)需求，本發(fā)明提供了一種基于遠(yuǎn)心物鏡的顯微雙目立體視覺測量裝置，其中結(jié)合顯微雙目立體視覺測量裝置自身的特點(diǎn)，相應(yīng)設(shè)計(jì)了光路夾角可調(diào)的測量裝置，并對(duì)其關(guān)鍵組件如線性調(diào)節(jié)單元、圖像獲取單元的具體結(jié)構(gòu)及相互裝配關(guān)系進(jìn)行研究和設(shè)計(jì)，相應(yīng)的可有效解決光路夾角難以調(diào)節(jié)的問題，同時(shí)采用遠(yuǎn)心物鏡作為顯微物鏡探頭，并采用旋轉(zhuǎn)平臺(tái)調(diào)整雙目立體視覺兩光路的夾角，提高了微小零件三維測量結(jié)果的精度和準(zhǔn)確性。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提出了一種基于遠(yuǎn)心物鏡的顯微雙目立體視覺測量裝置，其特征在于，包括安裝固定單元、線性調(diào)節(jié)單元和圖像獲取單元，其中:
[0007]所述安裝固定單元包括水平設(shè)置的支撐板和垂直設(shè)置在該支撐板上的安裝板，所述支撐板上設(shè)置有三軸位移臺(tái)，所述三軸位移臺(tái)上放置有待測的微小樣塊；
[0008]所述線性調(diào)節(jié)單元包括線性平移臺(tái)和水平安裝在該線性平移臺(tái)上的導(dǎo)軌，所述線性平移臺(tái)通過安裝底板安裝在所述安裝板上；
[0009]所述圖像獲取單元共有兩組，兩組所述圖像獲取單元關(guān)于所述安裝板的中軸線對(duì)稱安裝，每組所述圖像獲取單元均包括遠(yuǎn)心物鏡、CCD圖像傳感器、旋轉(zhuǎn)平臺(tái)和滑塊，所述遠(yuǎn)心物鏡通過C接口與所述CXD圖像傳感器相連以組成光學(xué)臂，所述CXD圖像傳感器通過螺紋轉(zhuǎn)接件安裝在所述旋轉(zhuǎn)平臺(tái)上，所述旋轉(zhuǎn)平臺(tái)通過所述滑塊安裝在所述導(dǎo)軌上；通過調(diào)節(jié)所述旋轉(zhuǎn)平臺(tái)和滑塊，以使兩個(gè)所述光學(xué)臂成一定夾角對(duì)稱放置，同時(shí)使其對(duì)準(zhǔn)待測的微小樣塊，以獲取待測微小樣塊同一區(qū)域的清晰圖像，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)待測微小樣塊的顯微雙目立體視覺測量。
[0010]作為進(jìn)一步優(yōu)選的，所述支撐板和安裝板均為面包板。
[0011]作為進(jìn)一步優(yōu)選的，所述安裝板通過安裝支架固定在所述支撐板上。
[0012]作為進(jìn)一步優(yōu)選的，所述安裝支架共有兩個(gè)，其關(guān)于所述安裝板的中軸線對(duì)稱設(shè)置。
[0013]作為進(jìn)一步優(yōu)選的，所述CXD圖像傳感器通過USB 3.0接口與計(jì)算機(jī)連接，以快速的將所述光學(xué)臂獲取的待測微小樣塊的圖像傳輸至所述計(jì)算機(jī)中，便于后續(xù)處理。
[0014]總體而言，通過本發(fā)明所構(gòu)思的以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，主要具備以下的技術(shù)優(yōu)點(diǎn):
[0015]1.本發(fā)明利用遠(yuǎn)心物鏡在景深和焦深內(nèi)具有相同的放大倍率的特點(diǎn)，消除了單個(gè)鏡頭產(chǎn)生的透視誤差，提高了尺寸測量的精度，更適合基于CCD的測量；同時(shí)，基于遠(yuǎn)心物鏡畸變小、分辨率高的特點(diǎn)，在硬件上獲得小畸變、高分辨率的圖像，減少了后續(xù)圖像處理的難度；另外，由于遠(yuǎn)心物鏡在小放大倍率、大景深、大視場范圍的同時(shí)，仍然有較高的分辨能力，因此在一定程度上調(diào)和了景深、視場、分辨能力之間的矛盾。
[0016]2.本發(fā)明通過對(duì)稱設(shè)置兩個(gè)旋轉(zhuǎn)平臺(tái)，將遠(yuǎn)心物鏡和CXD圖像傳感器組成的兩個(gè)光學(xué)臂分別安裝于其上，使得顯微雙目立體視覺測量裝置的光路夾角可調(diào)，同時(shí)基于遠(yuǎn)心物鏡的大景深特點(diǎn)，旋轉(zhuǎn)平臺(tái)具有更大的角度旋轉(zhuǎn)范圍，可調(diào)整的光路夾角區(qū)域增大，通過獲取最佳的顯微成像光路夾角，進(jìn)一步在硬件上提高微小樣塊顯微雙目立體視覺測量結(jié)果的精度和準(zhǔn)確性。
[0017]3.本發(fā)明還對(duì)關(guān)鍵組件如安裝固定單元、線性調(diào)節(jié)單元和圖像獲取單元的具體結(jié)構(gòu)及其相互間的裝配關(guān)系進(jìn)行研究與設(shè)定，使得各單元之間相互配合，實(shí)現(xiàn)微小樣塊顯微雙目立體視覺的精確測量。
【附圖說明】
[0018]圖1是本發(fā)明基于遠(yuǎn)心物鏡的顯微雙目立體視覺測量裝置結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖2是圖1的側(cè)視圖；
[0020]圖3是本發(fā)明基于遠(yuǎn)心物鏡的顯微雙目立體視覺測量裝置工作流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。此外，下面所描述的本發(fā)明各個(gè)實(shí)施方式中所涉及到的技術(shù)特征只要彼此之間未構(gòu)成沖突就可以相互組合。
[0022]本發(fā)明的基本原理是待測微小樣塊經(jīng)某一所需光源均勻照明后，由遠(yuǎn)心物鏡將其放大，并在CXD圖像傳感器中的受光面上聚焦成像，CXD圖像傳感器通過USB 3.0接口將接收到的圖像傳輸?shù)接?jì)算機(jī)中，計(jì)算機(jī)通過對(duì)兩個(gè)CCD圖像傳感器中的圖像進(jìn)行標(biāo)定、匹配等處理后，得到待測微小樣塊的三維尺寸數(shù)據(jù)。采用遠(yuǎn)心物鏡作為顯微物鏡探頭，具有畸變小、分辨率高的特點(diǎn)，在景深和焦深內(nèi)具有相同的放大倍率，消除了單個(gè)鏡頭產(chǎn)生的透視誤差，適合基于CCD的尺寸測量，因此CCD圖像傳感器收集到的圖像具有小畸變、高分辨率的特點(diǎn)，減少了圖像處理的困難，提高了尺寸測量的精度。
[0023]圖1是本發(fā)明實(shí)施例的一種基于遠(yuǎn)心物鏡的顯微雙目立體視覺測量裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，其包括安裝固定單元、線性調(diào)節(jié)單元和圖像獲取單元，其中安裝固定單元為線性調(diào)節(jié)單元、圖像獲取單元提供豎直方向上的安裝和固定空間，便于對(duì)待測微小樣塊的測量。
[0024]下面將對(duì)本發(fā)明的關(guān)鍵組件逐一進(jìn)行更為具體的說明。
[0025]作為本發(fā)明的關(guān)鍵組件之一，安裝固定單元包括水平設(shè)置的支撐板10和垂直設(shè)置在該支撐板10上的安裝板9，支撐板10上設(shè)置有三軸位移臺(tái)7，三軸位移臺(tái)7上放置有待測的微小樣塊，該微小樣塊為形狀規(guī)則、各尺寸皆在3mm左右的標(biāo)準(zhǔn)微小樣塊；線性調(diào)節(jié)單元包括線性平移臺(tái)5和水平安裝在該線性平移臺(tái)5上的導(dǎo)軌4，線性平移臺(tái)5可提供豎直上下的位移，其通過安裝底板6安裝在安裝板9上。本實(shí)施例中，支撐板10和安裝板9均為面包板。
[0026]作為本發(fā)明的另一關(guān)鍵組件，圖像獲取單元包括遠(yuǎn)心物鏡1、(XD圖像傳感器2、旋轉(zhuǎn)平臺(tái)3和滑塊8，遠(yuǎn)心物鏡I通過C接口與CXD圖像傳感器2相連以組成測量光學(xué)臂，CXD圖像傳感器2通過螺紋轉(zhuǎn)接件安裝在旋轉(zhuǎn)平臺(tái)3上，CXD圖像傳感器2通過USB 3.0接口與計(jì)算機(jī)連接，以快速的將光學(xué)臂獲取的待測微小樣