CN205664783U - 一种基于双远心镜头的视觉测量装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于双远心镜头的视觉测量装置，包括底座，所述底座上垂直安装立柱，在立柱的正面上从下到上依次安装光源支撑架、升降机构和镜头支撑架，平行光源竖直向上安装在光源支撑架上，载物平台垂直安装在升降机构上，双远心镜头竖直向下安装在镜头支撑架上，平行光源和双远心镜头同轴，在双远心镜头的目镜端还安装摄像机，在双远心镜头物镜端安装环形光源；在立柱的背面上还设置通过串口连接的单板电脑和控制板，单板电脑还通过以太网与摄像机相连。本实用新型采用上述结构，方便寻找图形边缘，待测物体轮廓投影清晰，还能够对图形进行校正，避免畸变，非常适合工业生产现场及实验室对微小、异形、柔性等零部件的快速、高精度测量。

Description

一种基于双远心镜头的视觉测量装置

技术领域

本实用新型涉及视觉测量领域，具体地，涉及一种基于双远心镜头的视觉测量装置。

背景技术

目前对产品几何尺寸的测量主要采用传统的接触式测量工具（直尺、游标卡尺、千分尺、专用测量工具等）或工具显微镜进行。传统的接触式测量工具不仅显得精度低、操作麻烦，测量结果受工具本身精度影响，需定期校准。同时采用手动测量、人工读数的方式，其结果受外部条件影响较大，甚至环境变化都会产生大量误差，也无法测量柔性物体，不满足制造业对加工精度越来越高的要求。工具显微镜虽然测量精度高，但由于体积庞大、视场狭窄，测量时间漫长，不适用于大规模的产品测试。

目前市面上已存在一些基于视觉测量计数的测量装置，但其要么体积庞大不利于移动，仅适于实验室测量使用；要么非一体化设备，不利于工厂生产线使用；要么视场较为狭窄，测量不方便。市场需要一种便于移动、适用于工厂生产线及实验室、可快速测量的高精度测量装置。

实用新型内容

本实用新型克服了现有技术的不足，提供一种基于双远心镜头的视觉测量装置，该装置方便寻找图形边缘，待测物体轮廓投影清晰，还能够对图形进行校正，避免畸变，非常适合工业生产现场及实验室对微小、异形、柔性等零部件的快速、高精度测量。

本实用新型解决上述问题所采用的技术方案是：一种基于双远心镜头的视觉测量装置，包括底座，所述底座上垂直安装立柱，在立柱的正面上从下到上依次安装光源支撑架、升降机构和镜头支撑架，平行光源竖直向上安装在光源支撑架上，载物平台垂直安装在升降机构上，双远心镜头竖直向下安装在镜头支撑架上，平行光源和双远心镜头同轴，在双远心镜头的目镜端还安装摄像机，在双远心镜头物镜端安装环形光源；在立柱的背面上还设置通过串口连接的单板电脑和控制板，单板电脑还通过以太网与摄像机相连。

常规光学影像测量仪器在进行测量前，需要进行调焦操作，以对待测件清晰成像，本装置选用远心光学镜头对待测件成像，利用远心镜头的成像特性，可在一定的成像距离范围内免于调焦，且可消除透视变形以及由于透视变形产生的被测物遮挡的情况而不会影响测量精度，缩短了测量前的准备时间。同时设置单板电脑和控制板，对于采集的图像可以采用图形校正算法，能够将包括梯形畸变，非线性畸变的程度降到1%以下，充分保证采集图像的真实性。为了追求更高的测量精度，在摄像机拍照时还采用了绿色LED平行光源作为仪器的下平行光源，使用绿色光源能够提高成像的对比图，更方便找寻图形边缘。传统漫射光源发出漫射光线，这导致待测物体的轮廓投影很可能受到漫射光线的吞噬，导致图像失真的后果，本装置采用平行光源，其平行光源充分保证了待测物体的轮廓投影的真实性，操作人员无需考虑过强的光源亮度会对边缘投影造成影响。

根据摄像机成像设置、摄像机CCD元件的参数、镜头放大率和机械结构上的尺寸等参数，可计算出每个成像像素的尺寸大小。通过图形处理、分析算法，即可对被测物体的各种尺寸进行测量。

本装置还采用了亚像素技术，将一个像素分为几份，突破了硬件设施和光学系统所带来的精度限制，提高了测量的精度。

优选的，所述光源支撑架与镜头支撑架处于同一平面上，平行光源和双远心镜头同轴。

优选的，所述载物平台位于水平平面内，并与双远心镜头和平行光源轴线垂直。该设置保证了当物体放置在载物台上时双远心镜头和平行光源能够从物体的垂直正下方和垂直正上方对物体进行照射，保证图像轮廓的清晰，提高最终的测量精度。

优选的，所述载物平台能够通过升降机构调整水平高度，在升降机构上设置用于调整水平高度的升降机构手轮。载物平台采用升降机构调整高度，调整简单方便。

优选的，还包括包覆在该视觉测量装置外部的金属外壳，金属外壳包括上外罩、操作面板、下外罩和后盖板，在上外罩的的正面上还安装液晶屏，液晶屏通过LVDS接口与单板电脑连接。

优选的，所述立柱的背面上还设置电源和硬盘，电源同时连接控制板和单板电脑。

优选的，所述底座上还设置滑轮。方便搬运该装置。

综上，本实用新型的有益效果是：

1、本装置选用远心光学镜头对待测件成像，利用远心镜头的成像特性，可在一定的成像距离范围内免于调焦，且可消除透视变形以及由于透视变形产生的被测物遮挡的情况而不会影响测量精度，缩短了测量前的准备时间。

2、本装置设置单板电脑和控制板，对于采集的图像可以采用图形校正算法，能够将包括梯形畸变，非线性畸变的程度降到1%以下，充分保证采集图像的真实性。

3、在摄像机拍照时还采用了绿色LED平行光源作为仪器的下平行光源，使用绿色光源能够提高成像的对比图，更方便找寻图形边缘。

4、本装置采用平行光源，其平行光源充分保证了待测物体的轮廓投影的真实性，操作人员无需考虑过强的光源亮度会对边缘投影造成影响，非常适合工业生产现场及实验室对微小、异形、柔性等零部件的快速、高精度测量。

附图说明

图1是本实用新型侧面的结构示意图；

图2是本实用新型另一侧面的结构示意图；

图3是本实用新型正面的结构示意图。

附图中标记及相应的零部件名称：1、底座；2、立柱；3、升降机构；4、平行光源；5、光源支撑架；6、载物平台；7、环形光源；8、镜头支撑架；9、双远心镜头；10、摄像机；11、液晶屏；12、电源；13、单板电脑；14、硬盘；15、控制板；16、升降机构手轮。

具体实施方式

下面结合实施例及附图，对本实用新型作进一步地的详细说明，但本实用新型的实施方式不限于此。

实施例1：

如图1-3所示，本实用新型包括铸铁件制成的底座1，所述底座1上垂直安装铁件制成的立柱2，在立柱2的正面上从下到上依次安装光源支撑架5、升降机构3和镜头支撑架8，平行光源4竖直向上安装在光源支撑架5上，载物平台6垂直安装在升降机构3上，双远心镜头9竖直向下安装在镜头支撑架8上，型号为TC1296的平行光源4和双远心镜头9同轴，在双远心镜头9的目镜端还安装摄像机10，在双远心镜头9物镜端安装环形光源7；在立柱2的背面上还设置通过RS232串口连接型号为MIO-5290的单板电脑13和控制板15，图像通过网络接口传至单板电脑，单板电脑13还通过以太网与型号为BAS1205的摄像机10相连，控制板可通过测量按钮进行操作控制，测量按钮安装于机体外壳操作面板上。

测量装置进入工作模式后，将被测物体放置于载物平台平行玻璃板上，按下测量按钮，平行光源打开，平行光束透过载物台平行玻璃板，从下方对被测物体进行均匀照射，同时在镜头和载物台之间使用环形光源从上方对被测物体进行照明。平行光源及环形光源照度均匀，能够为采集待测物体上表面图像提供充足的光照，使得被测物体被均匀照亮。照明调节完成后，测量装置控制高清晰度照相机透过远心镜头对被测物体进行照相，形成高清晰度图像，并将此图像送至单板电脑进行图像分析、计算及测量，得出结果进行显示。

常规光学影像测量仪器在进行测量前，需要进行调焦操作，以对待测件清晰成像，本装置选用远心光学镜头对待测件成像，利用远心镜头的成像特性，可在一定的成像距离范围内免于调焦，且可消除透视变形以及由于透视变形产生的被测物遮挡的情况而不会影响测量精度，缩短了测量前的准备时间。同时设置单板电脑和控制板，对于采集的图像可以采用图形校正算法，能够将包括梯形畸变，非线性畸变的程度降到1%以下，充分保证采集图像的真实性。为了追求更高的测量精度，在摄像机拍照时还采用了绿色LED平行光源作为仪器的下平行光源，使用绿色光源能够提高成像的对比图，更方便找寻图形边缘。传统漫射光源发出漫射光线，这导致待测物体的轮廓投影很可能受到漫射光线的吞噬，导致图像失真的后果，本装置采用平行光源，其平行光源充分保证了待测物体的轮廓投影的真实性，操作人员无需考虑过强的光源亮度会对边缘投影造成影响，非常适合工业生产现场及实验室对微小、异形、柔性等零部件的快速、高精度测量。

根据摄像机成像设置、摄像机CCD元件的参数、镜头放大率和机械结构上的尺寸等参数，可计算出每个成像像素的尺寸大小。通过图形处理、分析算法，即可对被测物体的各种尺寸进行测量。

本装置还采用了亚像素技术，将一个像素分为几份，突破了硬件设施和光学系统所带来的精度限制，提高了测量的精度。

实施例2：

本实施例在实施例1的基础上优选如下：光源支撑架5与镜头支撑架8处于同一平面上，平行光源4和双远心镜头9同轴。

载物平台6位于水平平面内，安装在操作面板的表面上，并与双远心镜头9和平行光源4轴线垂直。该设置保证了当物体放置在载物台上时双远心镜头和平行光源能够从物体的垂直正下方和垂直正上方对物体进行照射，保证图像轮廓的清晰，提高最终的测量精度。

载物平台6能够通过升降机构3调整水平高度，在升降机构3上设置用于调整水平高度的升降机构手轮16。载物平台采用升降机构调整高度，调整简单方便。

还包括包覆在该视觉测量装置外部的金属外壳，金属外壳包括上外罩、操作面板、下外罩和后盖板，上外罩罩住视觉测量装置上方，下外罩罩住视觉测量装置下方，后盖体罩住视觉测量装置背面，在上外罩的正面上还安装型号为G104XI-L04的LCD液晶屏11，液晶屏11通过LVDS接口与单板电脑13连接。用于显示测量结果。

立柱2的背面上还设置电源12和硬盘14，电源12同时连接控制板15和单板电脑13。

底座1上还设置滑轮。方便搬运该装置。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型做任何形式上的限制，凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种基于双远心镜头的视觉测量装置，包括底座（1），其特征在于，所述底座（1）上垂直安装立柱（2），在立柱（2）的正面上从下到上依次安装光源支撑架（5）、升降机构（3）和镜头支撑架（8），平行光源（4）竖直向上安装在光源支撑架（5）上，载物平台（6）垂直安装在升降机构（3）上，双远心镜头（9）竖直向下安装在镜头支撑架（8）上，平行光源（4）和双远心镜头（9）同轴，在双远心镜头（9）的目镜端还安装摄像机（10），在双远心镜头（9）物镜端安装环形光源（7）；在立柱（2）的背面上还设置通过串口连接的单板电脑（13）和控制板（15），单板电脑（13）还通过以太网与摄像机（10）相连。

2.根据权利要求1所述的一种基于双远心镜头的视觉测量装置，其特征在于，所述光源支撑架（5）与镜头支撑架(8)处于同一平面上，平行光源（4）和双远心镜头（9）同轴。

3.根据权利要求1所述的一种基于双远心镜头的视觉测量装置，其特征在于，所述载物平台（6）位于水平平面内，并与双远心镜头（9）和平行光源（4）轴线垂直。

4.根据权利要求1或3所述的一种基于双远心镜头的视觉测量装置，其特征在于，所述载物平台（6）能够通过升降机构（3）调整水平高度，在升降机构（3）上设置用于调整水平高度的升降机构手轮（16）。

5.根据权利要求1所述的一种基于双远心镜头的视觉测量装置，其特征在于，还包括包覆在该视觉测量装置外部的金属外壳，金属外壳包括上外罩、操作面板、下外罩和后盖板，在上外罩的正面上还安装液晶屏（11），液晶屏（11）通过LVDS接口与单板电脑（13）连接。

6.根据权利要求1或5所述的一种基于双远心镜头的视觉测量装置，其特征在于，所述立柱（2）的背面上还设置电源（12）和硬盘（14），电源(12)同时连接控制板（15）和单板电脑（13）。

7.根据权利要求1所述的一种基于双远心镜头的视觉测量装置，其特征在于，所述底座（1）上还设置滑轮。