一种微零件位姿自动测量方法技术

本发明专利技术提供了一种微零件位姿自动测量方法。首先，利用显微视觉和标定物标定显微视觉视场光轴中心和激光三角测量仪激光光轴中心的位置关系；然后利用显微视觉检测微零件的平面位置信息，根据平面位置信息自动引导三角测量仪分别测量微零件特征面上不在同一条直线上的三个点的深度信息，最后通过三个点的空间坐标计算微零件特征面的法向量从而得到微零件的姿态。本发明专利技术的测量方法用于微米厚度、毫米大小微零件位姿的自动测量，操作方便、自动化程度高、测量精度高，具有较好的应用前景。

【技术实现步骤摘要】

 本专利技术属于微装配
，具体涉及一种微零件位姿的测量方法。
技术介绍
微装配技术是先进制造领域里的关键技术之一，通常涉及不同加工工艺、复杂几何外形以及不同加工材料的产品装配，可广泛应用于微机电系统（Micro-Electro-Mechanism System MEMS）、纳米制造、精密光电子工程、生物工程、医学、激光物理实验等领域。其中显微视觉为微装配提供了必不可少的观察手段，也提高了其自动化水平。然而，由于显微视觉系统具有景深小的特点，各路显微视觉几乎没有公共视野从而难以构成传统的立体视觉系统，所以单纯基于显微视觉的位姿测量面临着许多困难。目前微零件位姿测量技术研究主要以空间位置测量技术居多，其中深度信息作为研究难点之一吸引了众多学者的研究，目前主要有基于显微视觉的聚焦/离焦法、线性激光扫描法和多路视觉方法。而对于微零件的姿态测量目前很少涉及，Wang LiDai等人利用显微视觉只实现了微镜片的一维姿态测量（参见文献：L Wang, J. K. Mills, W. L. Cleghorn. Assembly of three-dimensi本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种微零件位姿自动测量方法，其特征在于：所述的位姿自动测量方法首先利用显微视觉和标定物（3）标定显微视觉视场光轴中心和激光三角测量仪激光光轴中心的位置关系；然后利用显微视觉检测微零件的平面位置信息，并根据平面位置信息自动引导三角测量仪分别测量微零件特征面上不在同一条直线上的三个点的深度信息，最后通过三个点的空间坐标计算微零件特征面的法向量从而得到微零件的姿态。

【技术特征摘要】
1.一种微零件位姿自动测量方法，其特征在于：所述的位姿自动测量方法首先利用显微视觉和标定物（3）标定显微视觉视场光轴中心和激光三角测量仪激光光轴中心的位置关系；然后利用显微视觉检测微零件的平面位置信息，并根据平面位置信息自动引导三角测量仪分别测量微零件特征面上不在同一条直线上的三个点的深度信息，最后通过三个点的空间坐标计算微零件特征面的法向量从而得到微零件的姿态。
2.根据权利要求1所述的位姿自动测量方法，其特征在于，所述显微视觉视场光轴中心和激光三角测量仪激光光轴中心位置关系（Δx, Δy）只需标定一次，而且标定物（3）采用圆柱体结构且沿轴线方向设有直径与激光光斑大小相匹配的深孔。
3.根据权利要求1所述的位姿自动测量方法，其特征在于，显微视觉视场光轴中心与激光三角测量仪激光光轴中心位置关系（Δx, Δy）的标定采用以下步骤:
a、显微视觉对标定物（3）的上表面进行聚焦成像，经过图像处理后得到深孔的图像坐标（u0, v0），同时记录调整运动平台（5）的位置信息（xw1, yw1）；
b、通过运动平台（5）移动激光测量仪使激光光路中心移动至深孔，其中通过判断激光三角测量仪输出的深度值是否发生突变来判断激光光轴中心是否从孔周围落入孔中，并同时记录调整运动平台（5）的位置信息（xw2, yw2）；
c、结合深孔的图像坐标（u0, v0）和运动平台（5）的位置差（xw2- xw1,yw2 –yw1）得到位置关系（Δx, Δy），其中Δx= xw2- xw1- u0δ，Δy= yw2- yw1- v0δ，δ为显微视觉的像素当量。
4.根据权利要求1所述的位姿自动测量方法，其特征在于，测量微零件特征面上某一目标点的深度信息采用以下步骤:
a、显微视觉聚焦微零件被测目标点所在的特征平面并得到该目标点的图像位置信息（uI1-0,vI1-0）；
b、根据显微视觉视场光轴中心与激光三角测量仪激光光轴中心的位置关系（Δx, Δy），计算使得激光三角测量仪激光光轴中心运动至目标点的引导控制量，即运动平台（5）...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴文荣，沈飞，余大海，张娟，刘国栋，杜凯，唐永建，刘炳国，陈凤东，李波，王红莲，
申请(专利权)人：中国工程物理研究院激光聚变研究中心，
类型：发明
国别省市：四川;51