基于平行激光的裂缝视觉测量装置及测量方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了基于平行激光的裂缝视觉测量装置，包括有平行激光器和带有摄像头的手机，平行激光器可拆卸固定在手机的后盖上，摄像头上还能安装有外挂镜头，手机内置有图像处理模块，平行激光器还电连接手机。本发明专利技术的基于平行激光的裂缝视觉测量装置其整体体积小，成本低，适于非接触式测量方法。本发明专利技术还公开了采用上述测量装置进行视觉测量的方法。

Crack visual measurement device and measurement method based on parallel laser

The invention discloses a crack vision measuring device based on a parallel laser, which includes a parallel laser and a mobile phone with a camera. The parallel laser can be detachably fixed on the back cover of the mobile phone, the camera can also be installed with an external lens, the mobile phone has an image processing module built in, and the parallel laser is also connected to the mobile phone. The crack vision measuring device based on parallel laser has small overall volume and low cost, and is suitable for non-contact measuring method. The invention also discloses a method for visual measurement using the measuring device.

【技术实现步骤摘要】
基于平行激光的裂缝视觉测量装置及测量方法
本专利技术属于视觉测量装置
，涉及一种基于平行激光的裂缝视觉测量装置，本专利技术还涉及采用上述测量装置进行视觉测量的方法。
技术介绍
随着智能化、自动化的不断进步，现代化装备制造等各个领域对控制和加工精度要求越来越高，对建筑物、古文物、机械设备等的监控和保护越来越精细化。当被测目标所处位置难以靠近，如悬崖峭壁上的古文物、被测目标所处环境恶劣，如高温高压或有毒环境、被测目标为某物体表面纹理或裂痕，无法用测量工具直接测量、被测目标会因为任何接触而发生尺寸变化时就需要进行非接触测量。尺寸测量方法多种多样，其中利用光学及图像技术能够实现对目标的自动化高精度测量，如对零件尺寸的测量，通过从固定距离拍摄图像或者采用远心镜头拍摄图像，通过计算像素个数进行测量，但普通镜头尺寸测量需要预知拍摄距离，远心镜头体积大、成本高且拍摄范围小。目前广泛使用的全站仪，采用激光测距和高精度角度测量，实现对目标的尺寸测量，但设备昂贵，使用难度大，且距离越远，横向测量精度越低。现在急需一种体积小、成本低、精度高，适于广泛推广非接触式测量方法。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种基于平行激光的裂缝视觉测量装置，其整体体积小，成本低，适于非接触式测量方法。本专利技术所采用的第一种技术方案是，基于平行激光的裂缝视觉测量装置，包括有平行激光器和带有摄像头的手机，平行激光器可拆卸固定在手机的后盖上，手机内置有图像处理模块，平行激光器还电连接手机。本专利技术第一种技术方案的特征还在于，摄像头上还安装有外挂镜头。平行激光器包括壳体，壳体顶部为全透光玻璃，壳体内设置有一发射水平激光束的激光发射器，沿激光发射器发射的激光束的方向设置有一平行四边形透明光学玻璃，平行四边形透明光学玻璃靠近激光发射器的一侧面设置有光学半透膜，平行四边形透明光学玻璃远离激光发射器的一侧面设置有光学全反射膜，设置有光学半透膜和光学全反射膜的两个侧面平行且与水平夹角均为45°，激光发射器发射的激光束经光学半透膜和光学全反射膜反射形成两条平行光束从壳体顶部射出，壳体底部可拆卸固定在手机的后盖上。壳体上还安装有激光电源开关，激光电源开关通过导线连接激光发射器，手机上还设置有USB接口，USB接口连接有接USB转换器，USB转换器通过导线和激光电源开关连接。手机的后盖上固定有磁性金属片，壳体底部固定有强力磁铁，手机和平行激光器通过磁性金属片和强力磁铁的吸合力固定。本专利技术采用的第二种技术方案是：基于平行激光的裂缝视觉测量方法，采用上述基于平行激光的裂缝视觉测量装置，首先选择合适焦距的外挂镜头安装在手机自带的摄像头上，然后打开平行激光器，平行激光器发出平行激光对准被测目标，并对目标进行拍照，然后手机内置的图像处理模块利用激光光斑的视觉特征对拍摄的图像进行光斑中心提取，然后计算平行激光产生的两激光光斑光心之间的像素距离/像素个数dn，并以平行激光器发出的平行激光光束的中心间距dl作为测量基准计算像素实际大小或以激光发射器发出的激光束直径作为测量基准计算像素实际大小，最后根据像素实际大小实现对被测目标尺寸的测量。本专利技术第二种技术方案的特征还在于，图像处理模块利用激光光斑的视觉特征对拍摄的图像进行光斑中心提取的具体方法为：步骤1，在手机屏幕上点击激光光斑所在位置，确定光斑检测区域即就是检测环，在检测环内对光斑进行颜色及亮度阈值分割；步骤2，对步骤1的阈值分割结果执行区域生长算法，生成两个激光光斑的区域边界；步骤3，对步骤2生成的区域求几何中心点，然后计算两个几何中心点之间的像素距离/像素个数dn。被测目标的尺寸s＝pr×tn，其中tn为被测目标在所拍摄的图像中所占像素数，pr为图像中每个像素对应成像范围的实际尺寸。若激光发射器采用普通激光发射器，则以平行激光光束的中心间距dl作为测量基准，则pr＝dl/dn；若激光发射器采用平行激光发射器，则采用激光束直径cd作为测量基准，若图像上产生的光斑像素直径为cn，则图像中每个像素对应成像范围的实际尺寸pr＝cd/cn。手机为触屏手机，手机屏幕即为人机交互界面，图像处理模块包括在手机内置的处理器以及设置在人机交互界面上的屏幕测量标尺，处理器利用激光光斑的视觉特征对拍摄的图像进行光斑中心提取，然后计算平行激光产生的两激光光斑光心之间的像素距离/像素个数dn，并以平行激光器发出的平行激光光束的中心间距dl或以激光发射器发出的激光束直径作为测量基准计算图像中每个像素对应成像范围的实际尺寸，然后按照屏幕显示尺寸与图像中每个像素对应成像范围的实际尺寸的比例设置屏幕测量标尺的测量标线，最后根据像素实际大小实现对被测目标尺寸的测量，被测目标的尺寸显示在人机交互界面上，通过其上设置的测量标线直接读出。本专利技术的有益效果是，本专利技术利用平行激光器发出的平行激光光束的中心间距作为测量基准，通过对激光光斑中心的提取，设计了视觉尺寸测量方法，能够实现对远距离被测目标尺寸的精细测量，具有广泛的实际应用。附图说明图1是本专利技术基于平行激光的裂缝视觉测量装置的结构示意图；图2是本专利技术基于平行激光的裂缝视觉测量装置中平行激光器的结构示意图；图3是本专利技术基于平行激光的裂缝视觉测量装置的实际测量图；图4是本专利技术基于平行激光的裂缝视觉测量方法的流程图；图5是本专利技术基于平行激光的裂缝视觉测量装置中人机交互界面的界面示意图。图中，1.平行激光器，2.激光发射器，3.光学玻璃，4.光学半透膜，5.光学全反射膜，6.激光束，7.强力磁铁，8.USB接口，9.激光电源开关，10.人机交互界面，11.屏幕测量标尺，12.拍摄激光光斑，13.手机，14.测量标线，15.拍照控制按钮，16.壳体，17.检测环，18.摄像头，19.外挂镜头，20.磁性金属片，21.USB转换器，22.被测目标，23.激光光斑，24.被测目标平面，25.平行光束。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对本专利技术进行详细说明。本专利技术基于平行激光的裂缝视觉测量装置，其结构如图1所示，包括有平行激光器1和带有摄像头18的手机13，平行激光器1可拆卸固定在手机13的后盖上，手机13内置有图像处理模块，平行激光器1还电连接手机13。摄像头18上还安装有外挂镜头19。如图2所示，平行激光器1包括壳体16，壳体16顶部为全透光玻璃，壳体16内设置有一发射水平激光束的激光发射器2，沿激光发射器2发射的激光束6的方向设置有一平行四边形透明光学玻璃3，平行四边形透明光学玻璃3靠近激光发射器2的一侧面设置有光学半透膜4，平行四边形透明光学玻璃3远离激光发射器2的一侧面设置有光学全反射膜5，设置有光学半透膜4和光学全反射膜5的两个侧面平行且与水平夹角均为45°，激光发射器2发射的激光束经光学半透膜4和光学全反射膜5反射形成两条平行光束25从壳体16顶部射出，壳体16底部可拆卸固定在手机13的后盖上。壳体16上还安装有激光电源开关9，激光电源开关9通过导线连接激光发射器2，手机13上还设置有USB接口8，USB接口8连接有接USB转换器21，USB转换器21通过导线和激光电源开关9连接。手机13的后盖上固定有磁性金属片20，壳体16底部固定有强力磁铁7，手机13和平行激光器1通过磁性金属片20和强力磁铁7的吸合力固定。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于平行激光的裂缝视觉测量装置，其特征在于，包括有平行激光器(1)和带有摄像头(18)的手机(13)，所述平行激光器(1)可拆卸固定在所述手机(13)的后盖上，所述手机(13)内置有图像处理模块，所述平行激光器(1)还电连接手机(13)。

【技术特征摘要】
1.基于平行激光的裂缝视觉测量装置，其特征在于，包括有平行激光器(1)和带有摄像头(18)的手机(13)，所述平行激光器(1)可拆卸固定在所述手机(13)的后盖上，所述手机(13)内置有图像处理模块，所述平行激光器(1)还电连接手机(13)。2.根据权利要求1所示的基于平行激光的裂缝视觉测量装置，其特征在于，所述摄像头(18)上还安装有外挂镜头(19)。3.根据权利要求2所述的基于平行激光的裂缝视觉测量装置，其特征在于，所述平行激光器(1)包括壳体(16)，所述壳体(16)顶部为全透光玻璃，所述壳体(16)内设置有一发射水平激光束的激光发射器(2)，沿激光发射器(2)发射的激光束(6)的方向设置有一平行四边形透明光学玻璃(3)，所述平行四边形透明光学玻璃(3)靠近激光发射器(2)的一侧面设置有光学半透膜(4)，所述平行四边形透明光学玻璃(3)远离激光发射器(2)的一侧面设置有光学全反射膜(5)，设置有光学半透膜(4)和光学全反射膜(5)的两个侧面平行且与水平夹角均为45°，激光发射器(2)发射的激光束经光学半透膜(4)和光学全反射膜(5)反射形成两条平行光束(25)从壳体(16)顶部射出，所述壳体(16)底部可拆卸固定在所述手机(13)的后盖上。4.根据权利要求3所述的基于平行激光的裂缝视觉测量装置，其特征在于，所述壳体(16)上还安装有激光电源开关(9)，所述激光电源开关(9)通过导线连接所述激光发射器(2)，所述手机(13)上还设置有USB接口(8)，USB接口(8)连接有接USB转换器(21)，所述USB转换器(21)通过导线和激光电源开关(9)连接。5.根据权利要求4所述的基于平行激光的裂缝视觉测量装置，其特征在于，所述手机(13)的后盖上固定有磁性金属片(20)，所述壳体(16)底部固定有强力磁铁(7)，所述手机(13)和平行激光器(1)通过磁性金属片(20)和强力磁铁(7)的吸合力固定。6.基于平行激光的裂缝视觉测量方法，其特征在于，采用如权利要求5所述的基于平行激光的裂缝视觉测量装置，首先选择合适焦距的外挂镜头(19)安装在手机(13)自带的摄像头(18)上，然后打开平行激光器(1)，平行激光器(1)发出平行激光对准被测目标，并对目标进行拍照，然后手机(13)内置的图像处理模块利用激光光斑的视觉特征对拍摄的图像进行光斑中心提取，然...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘伟，杨延西，王文卿，季瑞瑞，刘龙，辛菁，
申请(专利权)人：西安理工大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61