一种曲面法向测量装置和曲面法向测量方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种曲面法向测量装置和曲面法向测量方法，其中，一种曲面法向测量装置包括：用于发射至少一个十字激光线的激光器；用于获取被激光器照射的被测曲面的图像的相机模块；分别与激光器和相机模块连接的控制处理模块；其中，控制处理模块用于：通过相机模块获取被所述激光器照射的被测曲面的图像，在激光器的投影平面和在相机模块的像平面上通过视觉几何对十字激光线进行分析，实现对十字激光线在被测曲面上的交点的法向的测量。本发明专利技术提供的技术方案能够有效实现曲面法向的自动测量，提高曲面法向测量的准确性。

【技术实现步骤摘要】
一种曲面法向测量装置和曲面法向测量方法
本专利技术涉及测量检测
，具体涉及一种曲面法向测量装置和曲面法向测量方法。
技术介绍
曲面零件的自动加工和装配过程中，加工头需要在曲面的法向上进行钻孔或铆接等操作。因此曲面零件自动加工前需要进行曲面的法向调整，使得加工进给方向与加工点的法向重合。法向调整的精度对加工质量和产品的使用寿命有很大的影响。因而，高效稳定的法向测量调整方法及设备可以提高曲面零件自动加工的质量和效率。目前，曲面零件法向的测量及调整主要采用人工视觉法和传感器定位方法。人工视觉法采用人工视觉监测和人工调整，调整效率不高且调整质量不够稳定；传感器定位法需要在工件表面或者加工装置的固定位置安装相应的定位传感器，其定位精度往往受到环境因素、传感器灵敏度等因素的影响，使得法向测量调整的准确性不稳定。
技术实现思路
本专利技术提供一种曲面法向测量装置和曲面法向测量方法，用于实现曲面法向的自动测量，提高曲面法向测量的准确性。本专利技术第一方面提供一种曲面法向测量装置，包括：用于发射至少一个十字激光线的激光器；用于获取被所述激光器照射的被测曲面的图像的相机模块；分别与所述激光器和所述相机模块连接的控制处理模块；其中，所述控制处理模块用于：对所述相机模块进行标定，确定所述相机模块的内外参数，其中，所述相机模块的内外参数包括：所述激光器的投影平面相对于所述相机模块的像平面的旋转变换矩阵；确定第一平面的法向量和第二平面的法向量，其中，所述第一平面为所述激光器的光源点、所述十字激光线在所述激光器的投影平面上的交点以及所述十字激光线的第一激光线在所述激光器的投影平面上的投影这三者构成的平面，所述第二平面为所述激光器的光源点、所述十字激光线在所述激光器的投影平面上的交点以及所述十字激光线的第二激光线在所述激光器的投影平面上的投影这三者构成的平面；确定第三平面的法向量和第四平面的法向量，其中，所述第三平面为所述相机模块的光学中心点、所述十字激光线在所述相机模块的像平面的交点以及所述像平面上所述第一激光线的成像在所述交点处的切向量这三者构成的平面，所述第四平面为所述相机模块的光学中心点、所述十字激光线在所述相机模块的像平面的交点以及所述像平面上所述第二激光线的成像在所述交点处的切向量这三者构成的平面；根据第一公式、第二公式和第三公式计算所述十字激光线在所述被测曲面上的交点的法向；其中，上述第一公式为：t1＝nc1×(R*np1)；上述第二公式为：t2＝nc2×(R*np2)；上述第三公式为：n＝t1×t2；在上述第一公式、上述第二公式和上述第三公式中，nc1表示上述第三平面的法向量，nc2表示上述第四平面的法向量，np1表示上述第一平面的法向量，np2表示上述第二平面的法向量，R表示激光器11的投影平面相对于相机模块12的像平面的旋转变换矩阵，n表示上述十字激光线在上述被测曲面上的交点的法向。本专利技术另一方面提供一种曲面法向测量方法，包括：通过激光器向被测曲面发射至少一个十字激光线；通过相机模块获取所述被测曲面的图像；对所述相机模块进行标定，确定所述相机模块的内外参数，其中，所述相机模块的内外参数包括：所述激光器的投影平面相对于所述相机模块的像平面的旋转变换矩阵；确定第一平面的法向量和第二平面的法向量，其中，所述第一平面为所述激光器的光源点、所述十字激光线在所述激光器的投影平面上的交点以及所述十字激光线的第一激光线在所述激光器的投影平面上的投影这三者构成的平面，所述第二平面为所述激光器的光源点、所述十字激光线在所述激光器的投影平面上的交点以及所述十字激光线的第二激光线在所述激光器的投影平面上的投影这三者构成的平面；确定第三平面的法向量和第四平面的法向量，其中，所述第三平面为所述相机模块的光学中心点、所述十字激光线在所述相机模块的像平面的交点以及所述像平面上所述第一激光线的成像在所述交点处的切向量这三者构成的平面，所述第四平面为所述相机模块的光学中心点、所述十字激光线在所述相机模块的像平面的交点以及所述像平面上所述第二激光线的成像在所述交点处的切向量这三者构成的平面；根据第一公式、第二公式和第三公式计算上述十字激光线在上述被测曲面上的交点的法向；其中，上述第一公式为：t1＝nc1×(R*np1)；上述第二公式为：t2＝nc2×(R*np2)；上述第三公式为：n＝t1×t2；在上述第一公式、上述第二公式和上述第三公式中，nc1表示上述第三平面的法向量，nc2表示上述第四平面的法向量，np1表示上述第一平面的法向量，np2表示上述第二平面的法向量，R表示激光器11的投影平面相对于相机模块12的像平面的旋转变换矩阵，n表示上述十字激光线在上述被测曲面上的交点的法向。由上可见，本专利技术中通过激光器、相机模块和控制处理模块的结合，实现了曲面法向的自动测量，并且，本专利技术提供的方案无需人工参与，也无需依赖定位传感器，因此，能够避免因环境因素、传感器灵敏度等因素导致定位精度下降，相对于传统的人工视觉法和传感器定位方法，能够提高法向测量的准确性。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术提供的曲面法向测量装置一个实施例结构示意图；图2为本专利技术提供的曲面法向测量装置另一个实施例结构示意图；图3为本专利技术提供的曲面法向测量装置再一个实施例结构示意图；图4-a为本专利技术提供的曲面法向测量装置一个应用场景示意图；图4-b为本专利技术提供的相机模块获取到的十字激光线的示意图；图4-c为本专利技术提供的法向计算几何原理示意图；图5为本专利技术提供的曲面法向测量方法一个实施例流程示意图。具体实施方式为使得本专利技术的专利技术目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而非全部实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。下面对本专利技术实施例提供的一种曲面法向测量装置，请参与图1，本专利技术实施例中的曲面法向测量装置10，包括：用于发射至少一个十字激光线的激光器11；用于获取被激光器11照射的被测曲面的图像的相机模块12；分别与激光器11和相机模块12连接的控制处理模块13；其中，控制处理模块13用于：对相机模块12进行标定，确定相机模块12的内外参数，其中，相机模块12的内外参数包括：激光器11的投影平面相对于相机模块12的像平面的旋转变换矩阵；确定第一平面的法向量和第二平面的法向量，其中，上述第一平面为激光器11的光源点、上述十字激光线在激光器11的投影平面上的交点以及上述十字激光线的第一激光线在激光器11的投影平面上的投影这三者构成的平面，上述第二平面为激光器11的光源点、上述十字激光线在激光器11的投影平面上的交点以及上述十字激光线的第二激光线在激光器11的投影平面上的投影这三者构成的平面；确定第三平面的法向量和第四平面的法向量，其中，上述第三平面为相机模本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种曲面法向测量装置，其特征在于，包括：用于发射至少一个十字激光线的激光器；用于获取被所述激光器照射的被测曲面的图像的相机模块；分别与所述激光器和所述相机模块连接的控制处理模块；其中，所述控制处理模块用于：对所述相机模块进行标定，确定所述相机模块的内外参数，其中，所述相机模块的内外参数包括：所述激光器的投影平面相对于所述相机模块的像平面的旋转变换矩阵；确定第一平面的法向量和第二平面的法向量，其中，所述第一平面为所述激光器的光源点、所述十字激光线在所述激光器的投影平面上的交点以及所述十字激光线的第一激光线在所述激光器的投影平面上的投影这三者构成的平面，所述第二平面为所述激光器的光源点、所述十字激光线在所述激光器的投影平面上的交点以及所述十字激光线的第二激光线在所述激光器的投影平面上的投影这三者构成的平面；确定第三平面的法向量和第四平面的法向量，其中，所述第三平面为所述相机模块的光学中心点、所述十字激光线在所述相机模块的像平面的交点以及所述第一激光线在所述像平面上的成像在所述交点处的切向量这三者构成的平面，所述第四平面为所述相机模块的光学中心点、所述十字激光线在所述相机模块的像平面的交点以及所述第二激光线在所述像平面上的成像在所述交点处的切向量这三者构成的平面；根据第一公式、第二公式和第三公式计算所述十字激光线在所述被测曲面上的交点的法向；其中，所述第一公式为：t1＝nc1×(R*np1)；所述第二公式为：t2＝nc2×(R*np2)；所述第三公式为：n＝t1×t2；在所述第一公式、所述第二公式和所述第三公式中，nc1表示所述第三平面的法向量，nc2表示所述第四平面的法向量，np1表示所述第一平面的法向量，np2表示所述第二平面的法向量，R表示所述激光器的投影平面相对于所述相机模块的像平面的旋转变换矩阵，n表示所述十字激光线在所述被测曲面上的交点的法向。...

【技术特征摘要】
1.一种曲面法向测量装置，其特征在于，包括：用于发射至少一个十字激光线的激光器；用于获取被所述激光器照射的被测曲面的图像的相机模块；分别与所述激光器和所述相机模块连接的控制处理模块；其中，所述控制处理模块用于：对所述相机模块进行标定，确定所述相机模块的内外参数，其中，所述相机模块的内外参数包括：所述激光器的投影平面相对于所述相机模块的像平面的旋转变换矩阵；确定第一平面的法向量和第二平面的法向量，其中，所述第一平面为所述激光器的光源点、所述十字激光线在所述激光器的投影平面上的交点以及所述十字激光线的第一激光线在所述激光器的投影平面上的投影这三者构成的平面，所述第二平面为所述激光器的光源点、所述十字激光线在所述激光器的投影平面上的交点以及所述十字激光线的第二激光线在所述激光器的投影平面上的投影这三者构成的平面；确定第三平面的法向量和第四平面的法向量，其中，所述第三平面为所述相机模块的光学中心点、所述十字激光线在所述相机模块的像平面的交点以及所述第一激光线在所述像平面上的成像在所述交点处的切向量这三者构成的平面，所述第四平面为所述相机模块的光学中心点、所述十字激光线在所述相机模块的像平面的交点以及所述第二激光线在所述像平面上的成像在所述交点处的切向量这三者构成的平面；根据第一公式、第二公式和第三公式计算所述十字激光线在所述被测曲面上的交点的法向；其中，所述第一公式为：t1＝nc1×(R*np1)；所述第二公式为：t2＝nc2×(R*np2)；所述第三公式为：n＝t1×t2；在所述第一公式、所述第二公式和所述第三公式中，nc1表示所述第三平面的法向量，nc2表示所述第四平面的法向量，np1表示所述第一平面的法向量，np2表示所述第二平面的法向量，R表示所述激光器的投影平面相对于所述相机模块的像平面的旋转变换矩阵，n表示所述十字激光线在所述被测曲面上的交点的法向。2.根据权利要求1所述的曲面法向测量装置，其特征在于，所述曲面法向测量装置还包括：与所述控制处理模块连接的钻孔模块；所述控制处理模块还用于：根据所述计算得到的所述十字激光线在所述被测曲面上的交点的法向，控制所述钻孔模块沿所述被测曲面上的交点的法向钻入。3.根据权利要求1所述的曲面法向测量装置，其特征在于，所述曲面法向测量装置还包括：与所述控制处理模块连接的螺丝装配模块；所述控制处理模块还用于：根据所述计算得到的所述十字激光线在所述被测曲面上的交点的法向，控制所述螺丝装配模块沿所述被测曲面上的交点的法向装配螺丝。4.根据权利要求1至3任一项所述的曲面法向测量装置，其特征在于，所述控制处理模块具体通过如下方式确定第三平面的法向量和第四平面的法向量：分别对所述第一激光线在所述像平面上的成像和所述第二激光线在所述像平面上的成像进行曲线拟合，得到所述第一激光线在所述像平面上的成像在所述交点处的切向量，以及所述第二激光线在所述像平面上的成像在所述交点处的切向量；根据所述第一激光线在所述像平面上的成像在所述交点处的切向量，以及所述第二激光线在所述像平面上的成像在所述交点处的切向量，确定第三平面的法向量和第四平面的法向量。5.根据权利要求4所述的曲面法向测量装置，其特征在于，所述控制处理模块具体用于分别对所述第一激光线在所述像平面上的成像和所述第二激光线在所述像平面上的成像进行二次曲线拟合，得到所述第一激光线在所述像平面上的成像在所述交点处的切向量，以及所述第二激光线在所述像平面上的成像在所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋展，
申请(专利权)人：深圳先进技术研究院，
类型：发明
国别省市：广东;44