一种主动光手持式标靶及其合作标志点识别方法技术

本发明专利技术公开了一种主动光手持式标靶及其合作标志点识别方法，其包括标靶主体、无线开关控制器、手柄、修光板、扩散板、光源铝基板和测量头，其中，所述无线开关控制器安装在手柄的上部，所述修光板安装在标靶主体的修光板槽内，所述扩散板附着固定在所述修光板的表面，所述光源铝基板固定在标靶主体的背部，所述手柄安装在光源铝基板的背部，所述测量头固定于标靶主体的尾部，所述修光板上开设有若干个透光的圆孔作为合作标记点，对应每个合作标记点于所述光源铝基板上设置有主动光源，所述扩散板上对应每个合作标记点均设置有均光膜。上述主动光手持式标靶及其合作标志点识别方法不仅使用方便、可视角度大、使用范围大；而且检测精度高。

Active light hand-held target and its cooperation mark point identification method

The invention discloses an active light hand-held target and co sign recognition methods, including target subject, wireless switch controller, a handle, repair, light diffusion plate, aluminum plate and light measuring head, among them, the wireless switch controller is installed on the handle of the upper part of the plate installed in the plate repair repair tank target within the main body, the surface of the diffusion plate is fixed on the repair board, wherein the light source is fixed on the aluminum substrate target body back, the handle is installed in the light aluminum plate back, the measuring head is fixed to the target body tail, the repair hole opened on board there are a number of light as cooperation marks, each corresponding to the light source cooperation marks aluminum plate is arranged on the active light source, the diffusion plate corresponding to each marker are provided with both cooperation film. The invention relates to a method for recognizing the active light hand-held target and the cooperation mark point, which is convenient in use, large in visual angle and wide in application range, and has high detection precision.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于光学三坐标测量
，尤其是涉及一种用于光学三坐标测量技术中的主动光手持式标靶及其合作标志点识别方法。
技术介绍
制造业是国民经济发展的支柱性产业之一，而空间定位、尺寸测量等计量技术则是机械制造业发展的必要条件。随着航空航天、船舶、冶金、汽车制造、港口机械、风电设备的发展，装备重型化、集成化的趋势越来越明显。在大型装备的制造及装配过程中，如何实现大型工件几何尺寸和空间位置的精度测量是保证整套设备质量的关键因素。在大尺寸测量领域，现有的精密测量方法和设备己不能有效地解决工程应用中的实际问题。大尺寸测量领域发展的瓶颈呼唤着新的测量技术。近些年来,由于激光、半导体、自动控制、计算机、精密制造等技术的迅速发展，出现了多种全新的空间大尺寸测量技术，可归纳为三类：关节臂式三坐标测量机、激光空间跟踪测量仪、手持式测头视觉测量系统。以上三种仪器都可以实现对大尺寸零件的测量，但都存在一定的不足：关节臂式三坐标测量机的测量空间受关节臂的制约，测量距离相当有限，并且占用空间比较大，不方便携带；激光空间跟踪仪虽然具有测量速度快、测量精度高且测量范围大等优点，但是激光激光跟踪仪购置费用高昂，核心技术被外国公司垄断，目前很难实现国产化，仅有少数几家大型跨国制造企业和国内著名研究机构在使用，属于高精度测量设备。手持式测头视觉测量系统即标靶测量系统，是一种能满足一般精度要求的大尺寸空间测量需求的测量设备，其因为价格实惠，使用方便等特点得到了国内中小企业越来越多的关注和使用，但现在市场所用的标靶都是回光反射式的，这种标靶由于是反射光，光强度过程损耗大，使得在CCD中呈现的亮度有限，容易出现特征点残缺、亮度不足、亮度不均等缺点，特别是在对工作距离有较大变化要求的大型零件的检测的场合，这些缺点表现尤为明显。此外回光反射容易引入现场环境噪声，特别是在机加工现场，有很多能发生镜面放射的特征，比如光洁的零件表面镜面反射，这些噪声给合作标志点提取带来了很大的难度和不确定性，这也严重制约了标靶的使用范围。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种主动光手持式标靶，其具有使用方便、可视角度大、使用范围大及检测精度高的特点，以解决现有技术中标靶测量系统存在的诸多问题。本专利技术的另一目的在于提供一种主动光手持式标靶的合作标志点识别方法，其具有识别正确率高和识别效率高的特点，以解决现有技术中标靶测量系统存在的上述问题。为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：一种主动光手持式标靶，其包括标靶主体、无线开关控制器、手柄、修光板、扩散板、光源铝基板和测量头，其中，所述无线开关控制器安装在手柄的上部，所述修光板安装在标靶主体的修光板槽内，所述扩散板附着固定在所述修光板的表面，所述光源铝基板固定在标靶主体的背部，所述手柄安装在光源铝基板的背部，所述测量头固定于标靶主体的尾部，所述修光板上开设有若干个透光的圆孔作为合作标记点，对应每个合作标记点于所述光源铝基板上设置有主动光源，所述扩散板上对应每个合作标记点均设置有均光膜。特别地，所述无线开关控制器包括控制器上盖板、控制器电池舱盖板、无线开关按钮、无线开关电路板和控制器下底座，所述无线开关按钮和无线开关电路板通过间隙配合安装在控制器上盖板上，并用控制器下底座固定；所述控制器上盖板、控制器电池舱盖板分别与控制器下底座用螺纹连接。特别地，所述手柄包括手柄连接件和中空管型材，所述手柄连接件与所述中空管型材通过螺钉固定；所述手柄连接件与所述光源铝基板以及标靶主体通过螺钉固定；所述中空管型材与无线开关控制器通过螺钉固定。特别地，所述光源铝基板由散热铝基板和LED灯珠组成，所述散热铝基板上对应所述合作标记点的位置均设置有灯槽，所述LED灯珠焊接固定于所述灯槽内，且所述散热铝基板上印有用于并联所有LED灯珠的电路，并为灯珠提供散热，以保证灯珠的使用寿命。特别地，所述测量头包括测头套筒、测针基座、阻隔橡胶圈和测针，所述测针与所述测针基座通过螺纹连接；所述测头套筒与所述测针基座通过螺纹连接；所述阻隔橡胶圈安装在测针基座的环形槽中。特别地，所述合作标志点开设有八个，其位置分布特征为：中间五个标志点分布在一个正五边形的五个顶点上，顶部两个标志点分别与邻近的两个标志点构成等边三角形，底部一个点与邻近两个标志点构成等边三角形。特别地，所述修光板采用有机玻璃制成，平面度小于0.01mm，其表面镀有氧化铬镀层，所述修光板表面腐蚀掉若干个透光的合作标志点，所述合作标志点为15mm的圆形区域，尺寸公差为0.001mm，且所述合作标志点中心之间的相对位置精度为0.001mm，通过光刻工艺来实现。特别地，所述扩散板选用具有良好的光扩散效果的亚克力材料制成，其用来保证光束角变大，进而保证被拍摄图像时，相对相机基站的各个角度下的成像亮度是均匀的，所述均光膜选用PET扩散聚酯材料制成，其用来使光源更加均匀、柔和，进而保证拍摄图像时，相对相机基站的各个角度下的成像亮度清晰的，无颗粒感。一种主动光手持式标靶的合作标志点识别方法，其包括以下步骤：步骤一，相机拍摄标靶图像：将测量头接触工件表面，进行测量任务，同时，相机对标靶进行图像采集；步骤二，合作标志点特征提取：首先对图像进行预处理，其次利用椭圆特征检测算法得到椭圆特征的长短轴长度信息及椭圆中心的像面坐标；步骤三，基于特征信息进行多个特征的识别和编号：八个合作标志点采用a、b、c、d、e、f、g、h标示，其分布特征如下：a号标志点周围等距分布了四个标志点；b、c、f、g号标志点周围等距分布了三个标志点，d、e、h号标志点周围等距分布了两个标志点,将b、c、f、g号标志点记为点集A；d、e、h号标志点记为点集B，在修光板平面上，相邻标志点欧氏距离与标志点特征圆半径尺寸比值记为γ，在相机成像平面上，相邻标志点成像点的欧氏距离与标志点成像特征椭圆长短轴之和的四分之一值的比值记为β，在实际成像透视投影过程中，γ≈β，通过计算β的值，并根据上述公式，可以确定出a号标志点，其次，在点集B中，只有h号标志点不是a号标志点的等距分布标志点，因而可以确定出h号标志点，分别计算出a号标志点与d、e号标志点的矢量，并与计算出的a号标志点与h号标志点的矢量进行向量积求解，根据求解向量的方向确定出d、e号标志点，排除a号标志点，可以从d、e号标志点等距分布的标志点点集中，确定出b、c号标志点，最后，分别计算出a号标志点与剩下不确定编号的f、g号标志点的矢量，并与计算出的a号标志点与h号标志点的矢量进行向量积求解，根据求解向量的方向确定出f、g号标志点。特别地，所述步骤二中对图像进行预处理进行预处理的具体方法为：先进行滤波操作，以去除图像中的离散噪声点并自适应二值化处理；然后进行形态学处理，以得到更为规则的椭圆光斑。本专利技术的有益效果为，与现有技术相比所述主动光手持式标靶及其合作标志点识别方法具有以下优点：1)测量头部分采用了套筒配合测针基座的方式进行刚性约束，既保证了良好的刚性约束，同时避免更换测针时，需要反复进行螺纹连接拆解所造成的测针机械损耗。2)由于每个合作标志点都是一个主动几何光源，相对于亮度分布信息形状特征不易受到测量距离远近等因素造成亮度变换的影响，不会出现亮度特征的过饱和或者亮度太暗导致的亮度分布检测精度下降的问题本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种主动光手持式标靶，其包括标靶主体、无线开关控制器、手柄、修光板、扩散板、光源铝基板和测量头，其特征在于，所述无线开关控制器安装在手柄的上部，所述修光板安装在标靶主体的修光板槽内，所述扩散板附着固定在所述修光板的表面，所述光源铝基板固定在标靶主体的背部，所述手柄安装在光源铝基板的背部，所述测量头固定于标靶主体的尾部，所述修光板上开设有若干个透光的圆孔作为合作标记点，对应每个合作标记点于所述光源铝基板上设置有主动光源，所述扩散板上对应每个合作标记点均设置有均光膜。

【技术特征摘要】
1.一种主动光手持式标靶，其包括标靶主体、无线开关控制器、手柄、修光板、扩散板、光源铝基板和测量头，其特征在于，所述无线开关控制器安装在手柄的上部，所述修光板安装在标靶主体的修光板槽内，所述扩散板附着固定在所述修光板的表面，所述光源铝基板固定在标靶主体的背部，所述手柄安装在光源铝基板的背部，所述测量头固定于标靶主体的尾部，所述修光板上开设有若干个透光的圆孔作为合作标记点，对应每个合作标记点于所述光源铝基板上设置有主动光源，所述扩散板上对应每个合作标记点均设置有均光膜。2.根据权利要求1所述的主动光手持式标靶，其特征在于，所述无线开关控制器包括控制器上盖板、控制器电池舱盖板、无线开关按钮、无线开关电路板和控制器下底座，所述无线开关按钮和无线开关电路板通过间隙配合安装在控制器上盖板上，并用控制器下底座固定；所述控制器上盖板、控制器电池舱盖板分别与控制器下底座用螺纹连接。3.根据权利要求1所述的主动光手持式标靶，其特征在于，所述手柄包括手柄连接件和中空管型材，所述手柄连接件与所述中空管型材通过螺钉固定；所述手柄连接件与所述光源铝基板以及标靶主体通过螺钉固定；所述中空管型材与无线开关控制器通过螺钉固定。4.根据权利要求1所述的主动光手持式标靶，其特征在于，所述光源铝基板由散热铝基板和LED灯珠组成，所述散热铝基板上对应所述合作标记点的位置均设置有灯槽，所述LED灯珠焊接固定于所述灯槽内，且所述散热铝基板上印有用于并联所有LED灯珠的电路，并为灯珠提供散热，以保证灯珠的使用寿命。5.根据权利要求1所述的主动光手持式标靶，其特征在于，所述测量头包括测头套筒、测针基座、阻隔橡胶圈和测针，所述测针与所述测针基座通过螺纹连接；所述测头套筒与所述测针基座通过螺纹连接；所述阻隔橡胶圈安装在测针基座的环形槽中。6.根据权利要求1所述的主动光手持式标靶，其特征在于，所述合作标志点开设有八个，其位置分布特征为：中间五个标志点分布在一个正五边形的五个顶点上，顶部两个标志点分别与邻近的两个标志点构成等边三角形，底部一个点与邻近两个标志点构成等边三角形。7.根据权利要求1所述的主动光手持式标靶，其特征在于，所述修光板采用有机玻璃制成，平面度小于0.01mm，其表面镀有氧化铬镀层，所述修...

【专利技术属性】
技术研发人员：程伟，张旭，
申请(专利权)人：华中科技大学无锡研究院，
类型：发明
国别省市：江苏;32