大视场高精度智能光学测量仪及其测量方法技术

本发明专利技术公开了大视场高精度智能光学测量仪及其测量方法；所述测量仪包含柜体、工控计算机、远心镜头、远心镜头固定座、工业相机、远心光源、远心光源固定座，光源控制器，测量台，开关电源，空气开关，智能光学视觉测量系统，所述的远心镜头连接工业相机，工业相机连接工控计算机，所述的远心光源连接光源控制器，工业相机通过远心镜头拍摄被测物的图像传输给工控计算机，工控计算机通过智能光学视觉测量系统对拍摄的图像进行处理和自动尺寸测量，本发明专利技术由于使用了大孔径视场的远心镜头和工业相机组合，因此拍摄视场更大，能够测量更大尺寸的被测物，实现了大尺寸被测物工件的无接触测量，具有测量精度高，速度快，测量范围广的优点。

【技术实现步骤摘要】
大视场高精度智能光学测量仪及其测量方法
本专利技术涉及光学视觉测量检测领域，尤其是涉及一种大视场高精度智能光学测量仪。
技术介绍
近年来，随着科学技术的进步，在工业生产过程当中，相对于传统测量检验方法，使用光学视觉技术进行测量检验具有无接触、快速、准确和智能化的优点，对提高产品检验的一致性、产品的安全性、降低工人的劳动强度以及实现企业高效的安全生产和自动化管理具有不可替代的作用，因此高精度的光学视觉智能测量仪越来越多的应用在各行各业的工业生产的过程当中。传统的光学视觉智能测量仪大多只能检测微小零部件的测量，待检工件的尺寸长和宽不超过100mm，因此检测范围有限，对于稍微大一些的零部件或者稍大的尺寸检测就无能为力了。
技术实现思路
为了克服上述现有技术的不足，本专利技术的目的是提供大视场高精度智能智能光学测量仪及其测量方法，这种测量仪具有检测视场范围大，可以检测更大的工件尺寸，使智能光学视觉测量仪的检测范围从几十毫米提高到几百毫米；并且具有检测精度高、检测快速、智能化的优点。本专利技术公开的大视场高精度光学视觉智能测量仪采用的技术方案是：包含：柜体、工控计算机、远心镜头、远心镜头固定座、工业相机、远心光源、远心光源固定座、光源控制器、测量台、开关电源、空气开关、智能光学视觉测量系统；所述的柜体为长方形柜体，包含安装台、元器件安装板、控制按钮面板、走线槽，显示器键鼠安装架，所述的安装台位于柜体的上部，所述的控制按钮板安装在柜体一侧正面靠上的部位，所述的显示器键鼠安装架位于柜体的另一侧上，所述的走线槽和元器件安装板位于柜体的下部柜仓内；所述的工控计算机包括主机、显示器、键盘鼠标；所述的主机位于柜体的下部的柜仓内，所述的显示器和键盘鼠标安装在柜体的显示器键鼠安装架上；所述的远心镜头固定座安装在柜体上部安装台的一侧，所述的远心光源固定座安装在柜体上部安装台的另一侧，所述的远心镜头安装在远心镜头固定座上，所述的远心光源安装在远心光源固定座上，所述的测量台安装在柜体上部的安装台上，位于远心镜头和远心光源之间，远心镜头、远心光源和测量台的中心点位于同一中轴平面内，所述的工业相机安装在远心镜头下端，所述的光源控制器位于柜体下部柜仓的元器件安装板上，并连接远心光源，所述的开关电源、空气开关安装在元器件安装板上，其中开关电源为光源控制器和工业相机连接供电。进一步地，所述的远心镜头为折返式双远心镜头，这种镜头为直角形状，其光路为直角光路，其入瞳孔径Ф＝235mm，放大倍率为0.187，景深为40mm，工作距离400±3％mm，远心度＜0.04度，畸变率＜0.1％，相机接口为F口。进一步地，所述的工业相机为面阵相机，输出颜色为黑白，传感器为CCD，传感器的尺寸36mm×24mm，输出方式为Gig千兆以太网输出，镜头接口为F口。进一步地，所述的远心光源折返式远心光源，其外形为直角形状，其光路为直角光路，其光束直径245mm，工作距离200-400mm，平行度＜0.1。进一步地，所述的测量台包括滑块座、载物台、升降螺纹柱、固定块、固定块螺栓、滑块定位螺栓、滑轨、升降定位螺栓、升降螺栓；所述的测量台有两根方形滑轨，滑轨的两端固定在固定块上，所述的固定块使用固定块螺栓固定在所述的柜体的安装台上；滑块座为凹形方形块，安装固定在所述的滑轨上，所述的滑块座两侧使用滑块定位螺栓用于固定定位在所述的滑轨上，所述的滑块座上面固定有两根升降螺纹柱；升降螺纹柱上安装有载物台、升降定位螺栓、升降螺栓，所述的载物台为方形，载物台下方使用升降螺栓用于支撑升降，载物台上方使用升降定位螺栓用于定位紧固载物台。进一步地，所述的工业相机、光源控制器由开关电源供电，所述的工业相机、光源控制器与工控计算机主机进行通信。进一步地，所述的工控计算机上安装有智能光学视觉测量系统。进一步地，所述的智能光学视觉测量系统包括图像采集模块、图像处理模块、图像分析测量计算模块，光源控制模块、数据存储分析模块,所述的图像采集模块控制连接工业相机，所述的光源控制模块控制连接光源控制器。进一步地，所述的光源控制模块通过控制光源控制器来控制远心光源为被测物提供背光照明，所述的图像采集模块控制工业相机来获取被测物的图像，图像处理模块将获取的被测物图像进行图像处理，所述图像处理包含图像增强处理和图像分割处理，图像分析测量计算模块将被经过图像处理模块处理过的图像进行特征点提取、定位、尺寸计算，数据存储模块对被测物数据进行存储分析和输出。本专利技术还公开了大视场高精度光学视觉智能测量仪的测量方法，其采用任一上述的测量仪执行如下步骤：(1)光源控制器控制远心光源(400)为被测物工件提供背光照明；(2)控制工业相机(320)获取被测物工件的图像；(3)将采集到的图像进行灰度变换处理之后进行Harris角点检测，然后进行图像分割、滤波，轮廓提取；(4)将经过图像处理模块处理过的图像特征点提取，轮廓加入链表、去除已加入的轮廓、去离散点，利用轮廓信息对角点位置精确定位；(5)根据检测到的角点计算角点间的线段长度，进行数据的存储和统计以及最后测量线段数据的输出。作为本专利技术的测量方法的一种优选实施方式：所述步骤(1)是光源控制模块通过光源控制器(420)来控制远心光源(400)为被测物工件提供背光照明；所述步骤(2)是图像采集模块控制工业相机(320)来获取被测物工件的图像；所述步骤(3)图像处理模块对采集到的图像进行灰度变换处理之后进行Harris角点检测，然后进行图像分割、滤波，轮廓提取；所述步骤(4)是图像分析测量计算模块将经过图像处理模块处理过的图像特征点提取，轮廓加入链表、去除已加入的轮廓、去离散点，利用轮廓信息对角点位置精确定位；所述图像处理模块和图像分析测量计算模块在采用基于Harris的角点检测方法来进行被测物工件的线段测量，最后根据检测到的角点计算角点间的线段长度，输出结果给数据存储分析模块，进行数据的存储和统计以及最后测量线段数据的输出。本专利技术的有益效果：本专利技术大视场高精度智能光学测量仪，硬件主要包括柜体、工控计算机、远心镜头、远心镜头固定座、工业相机、远心光源、远心光源固定座、光源控制器、测量台；软件主要由智能光学视觉测量系统组成，因此可以快速的对工件被测物进行尺寸测量，具有测量精度高、快速、无接触、智能的优点。本专利技术大视场高精度智能光学测量仪，采用大视场组合的远心镜头、工业相机和大型柜体测量台组合，远心镜头入瞳孔径Ф235mm，放大倍率为0.187，景深为40mm，工作距离400±3％mm，远心度＜0.04度，畸变率＜0.1％；工业相机为面阵相机，传感器有效感光面积为36mm×24mm，因此本专利技术的视场达到了Ф＝200mm，比传统的智能光学视觉测量仪的视场大了3-5倍，其重复测量精度≤2μm。具有极高的测量精度。本专利技术大视场高精度智能光学测量仪，安装在工控计算机上的检测软件为智能光学视觉测量系统，包括图像采集模块、图像处理模块、图像分析测量计算模块，光源控制模块、数据存储分析模块,所述的图像采集模块控制连接工业相机，所述的光源控制模块控制连接光源控制器，本专利技术能够实现对工件被测物的长度、面积、圆、弧线、角度等绝大多数外形尺寸的自动测量，并且可以通过光源控制模块控制根据实际需要控制光源的亮度，因本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.大视场高精度智能光学测量仪，包含：柜体(100)、工控计算机、远心镜头(300)、远心镜头固定座(310)、工业相机(320)、远心光源(400)、远心光源固定座(410)、光源控制器(420)、测量台(500)、开关电源(600)、空气开关(700)、智能光学视觉测量系统；所述的柜体(100)为长方形柜体，包含安装台(110)、元器件安装板(120)、控制按钮面板(130)、走线槽(140)，显示器键鼠安装架(150)，所述的安装台(110)位于柜体(100)的上部，所述的控制按钮板面板(130)安装在柜体(100)一侧正面靠上的部位，所述的显示器键鼠安装架(150)位于柜体(100)的另一侧上，所述的走线槽(140)和元器件安装板(120)位于柜体(100)的下部柜仓内；所述的工控计算机包括主机(200)、显示器(210)、键盘鼠标(220)；所述的主机(200)位于柜体的下部的柜仓内，所述的显示器(210)和键盘鼠标(220)安装在柜体(100)的显示器键鼠安装架(150)上；所述的远心镜头固定座(310)安装在柜体(100)上部安装台(110)的一侧，所述的远心光源固定座(410)安装在柜体(100)上部安装台(110)的另一侧，所述的远心镜头(300)安装在远心镜头固定座(310)上，所述的远心光源(400)安装在远心光源固定座(410)上，所述的测量台(500)安装在柜体(100)上部的安装台(110)上，位于远心镜头(300)和远心光源(400)之间，所述的远心镜头(300)、远心光源(400)和测量台(500)的中心点位于同一中轴平面内，所述的工业相机(320)安装在远心镜头(300)下端，所述的光源控制器(420)位于柜体(100)下部柜仓的元器件安装板(120)上，并连接远心光源(400)，所述的开关电源(600)、空气开关(700)安装在元器件安装板(120)上，其中开关电源(600)为光源控制器(420)和工业相机(320)连接供电。...

【技术特征摘要】
1.大视场高精度智能光学测量仪，包含：柜体(100)、工控计算机、远心镜头(300)、远心镜头固定座(310)、工业相机(320)、远心光源(400)、远心光源固定座(410)、光源控制器(420)、测量台(500)、开关电源(600)、空气开关(700)、智能光学视觉测量系统；所述的柜体(100)为长方形柜体，包含安装台(110)、元器件安装板(120)、控制按钮面板(130)、走线槽(140)，显示器键鼠安装架(150)，所述的安装台(110)位于柜体(100)的上部，所述的控制按钮板面板(130)安装在柜体(100)一侧正面靠上的部位，所述的显示器键鼠安装架(150)位于柜体(100)的另一侧上，所述的走线槽(140)和元器件安装板(120)位于柜体(100)的下部柜仓内；所述的工控计算机包括主机(200)、显示器(210)、键盘鼠标(220)；所述的主机(200)位于柜体的下部的柜仓内，所述的显示器(210)和键盘鼠标(220)安装在柜体(100)的显示器键鼠安装架(150)上；所述的远心镜头固定座(310)安装在柜体(100)上部安装台(110)的一侧，所述的远心光源固定座(410)安装在柜体(100)上部安装台(110)的另一侧，所述的远心镜头(300)安装在远心镜头固定座(310)上，所述的远心光源(400)安装在远心光源固定座(410)上，所述的测量台(500)安装在柜体(100)上部的安装台(110)上，位于远心镜头(300)和远心光源(400)之间，所述的远心镜头(300)、远心光源(400)和测量台(500)的中心点位于同一中轴平面内，所述的工业相机(320)安装在远心镜头(300)下端，所述的光源控制器(420)位于柜体(100)下部柜仓的元器件安装板(120)上，并连接远心光源(400)，所述的开关电源(600)、空气开关(700)安装在元器件安装板(120)上，其中开关电源(600)为光源控制器(420)和工业相机(320)连接供电。2.根据权利要求1所述的大视场高精度智能光学测量仪，其特征在于，所述的远心镜头(300)为折返式双远心镜头，这种镜头为直角形状，其光路为直角光路，其入瞳孔径Ф＝235mm，放大倍率为0.187，景深为40mm，工作距离400±3％mm，远心度＜0.04度，畸变率＜0.1％，相机接口为F口。3.根据权利要求1所述的大视场高精度智能光学测量仪，其特征在于，所述的工业相机(320)为面阵相机，输出颜色为黑白，传感器为CCD，传感器的尺寸36mm×24mm，输出方式为Gig千兆以太网输出，镜头接口为F口。4.根据权利要求1所述的大视场高精度智能光学测量仪，其特征在于，所述的远心光源(400)折返式远心光源，其外形为直角形状，其光路为直角光路，其光束直径245mm，工作距离200-400mm，平行度＜0.1°。5.根据权利要求1所述的大视场高精度智能光学测量仪，其特征在于，所述的测量台(500)包括滑块座(510)、载物台(520)、升降螺纹柱(530)、固定块(540)、固定块螺栓(550)、滑块定位螺栓(560)、滑轨(570)、升降定位螺栓(580)、升降螺栓(590)；所述的测量台(500)有两根方形滑轨(570)，滑轨(570)的两端固定在固定块(540)上，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：于涛，潘洪军，
申请(专利权)人：西安远心光学系统有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西,61