激光扫描三维成像和CCD二维成像组合测量方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及激光扫描三维成像和CCD二维成像的组合测量方法，包括：S1、利用三维相机通过线激光运动扫描被测物主体边采集位置坐标在三维坐标系中构建被测物主体边的3D成像图；S2、在三维坐标点集M0中分离出用于测量运算纬度的二维坐标点集M1；S3、通过坐标校正公式将从三维坐标点集中分离出用于测量运算维度的二维坐标点集校正为与CCD的二维坐标系平行的坐标点集M2；S4、将坐标点集M2所在坐标系的所有点映射至CCD二维坐标系中生成新的坐标点集M3；S5、通过CCD拍摄被测物位置图像提取被测物底边在CCD二维坐标系中的所有坐标点集N；S6、根据坐标点集M3和坐标点集N利用长度公式计算出被测物主体长度。降低生产效率。

【技术实现步骤摘要】
激光扫描三维成像和CCD二维成像组合测量方法及装置
本专利技术属于数据成像测量技术改进领域，尤其涉及一种激光扫描三维成像和CCD二维成像组合测量方法及装置。
技术介绍
在自动化生产装配工艺过程中，需要把锂电池精密装配至电子产品中，锂电池的尺寸值将直接影响装配后产品的性能，因此在精密装配过程中需测量出锂电池的主体长度尺寸，以确定该电池的主体长度尺寸是否适用于该产品装配。锂电池顶主体边的边缘形状为不规则的斜坡状，顶主体边不规则的形状对测量精度影响很大，且顶主体边周围存在电池电极耳、顶封胶等异物，使光学成像难度增加，因此，需要通过各种有效的方法检测出锂电池顶主体边位置和锂电池底边位置，从而测量出锂电池的主体长度尺寸。目前，测量锂电池的主体长度尺寸是先使用机械接触式方法检测出锂电池顶主体边位置，再电通过电池上方CCD光学成像检测出锂电池底边位置，然后根据锂电池顶主体边位置和锂电池底边位置计算测量出锂电池的主体长度尺寸。现有检测方式有不足之处，使用机械接触式方法检测锂电池顶主体边位置检测精度低、准确度差、速度慢，在换型测量不同型号锂电池时需进行的换型调试时间长，降低了生产效率。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种激光扫描三维成像和CCD二维成像组合测量方法，旨在解决使用机械接触式方法检测锂电池顶主体边位置检测精度低、准确度差、速度慢，在换型测量不同型号锂电池时需进行的换型调试时间长，降低了生产效率的技术问题。本专利技术是这样实现的，一种激光扫描三维成像和CCD二维成像组合测量方法，所述激光扫描三维成像和CCD二维成像组合测量方法包括以下步骤：S1、三维成像，利用三维相机通过线激光运动扫描被测物主体边采集位置坐标在三维坐标系中构建被测物主体边的3D成像图；S2、坐标转换，在三维坐标点集M0中分离出用于测量运算纬度的二维坐标点集M1；S3、坐标校正，通过坐标校正公式将从三维坐标点集中分离出用于测量运算维度的二维坐标点集校正为与CCD的二维坐标系平行的坐标点集M2，坐标校正公式：Tx=Ox*cosθ+Oy*sinθ；Ty=Oy*cosθ-Ox*sinθ；S4、坐标映射，将坐标点集M2所在坐标系的所有点映射至CCD二维坐标系中生成新的坐标点集M3；S5、二维成像，通过CCD拍摄被测物位置图像提取被测物底边在CCD二维坐标系中的所有坐标点集N；S6、主体长度计算，根据坐标点集M3和坐标点集N利用长度公式计算出被测物主体长度，计算长度公式：D=(d1+d2+d3+…+dn)/n；其中，其中Ox、Oy是原坐标点，Tx、Ty是根据夹角θ较正为与CCD的二维坐标系平行的坐标点。本专利技术的进一步技术方案是：所述步骤S6还包括以下步骤：S61、在CCD二维坐标系中将坐标点集N进行最小二乘法拟合直线，其直线方程，直线方程：ax+by+c=0；S62、根据CCD二维坐标系中图像像素比例值计算坐标点集M3所有点到拟合直线的距离。本专利技术的进一步技术方案是：所述步骤S4中坐标映射中三维相机测量被测物X方向的边缘点与二维CCD测量被测物X方向的边缘点数值一一对应。本专利技术的进一步技术方案是：所述步骤S2中还包括：S21、根据3D图像在坐标Z方向获取被测物的有效测量点的所有坐标点M0。本专利技术的进一步技术方案是：所述步骤S21中的有效测量点是被测物的上表面向下至被测物顶主体边斜坡2.58mm处的所有坐标点集。本专利技术的进一步技术方案是：所述步骤S1中三维相机通过固定时序采集每条激光线上所有点的位置坐标信息。本专利技术的另一目的在于提供一种激光扫描三维成像和CCD二维成像组合测量装置，所述激光扫描三维成像和CCD二维成像组合测量装置包括底座、运动轴、三维相机、背光源、工作台、镜头支架及二维成像设备，所述运动轴、背光源、镜头支架及工作台分别设于所述底座上，所述三维相机设于所述运动轴上，所述工作台悬置于所述背光源上方，所述背光源及工作台置于所述镜头支架下方，所述二维成像设备设于所述镜头支架上，所述三维相机的镜头所述工作台相对，所述运动轴与所述工作台平行。本专利技术的进一步技术方案是：所述二维成像设备包括CCD相机及远心镜头，所述CCD相机与所述远心镜头连接。本专利技术的进一步技术方案是：所述运动轴包括安装座、滑动装置、多个检测限位器、限位检测片及相机固定座，所述滑动装置设于所述安装座上，多个所述检测限位器设于所述滑动装置上，所述相机固定座设于所述滑动装置上，所述限位检测片设于所述相机固定座上。本专利技术的进一步技术方案是：所述工作台包括两块支撑板及玻璃台面，所述玻璃台面设于两块所述支撑板上，两个支撑板平行设置；所述镜头支架包括镜头固定板及四根支撑柱，四根所述支撑柱分别与所述镜头固定板的同一面的四个角位置连接。本专利技术的有益效果是：使测量的精度提高，测量的操作更加简单快捷，能够实现高效的锂电池主体长度尺寸测量。提高了生产效率。附图说明图1是本专利技术实施例提供的激光扫描三维成像和CCD二维成像组合测量装置的结构示意图。图2是本专利技术实施例提供的锂电池的主体长度尺寸测量说明图。图3是本专利技术实施例提供的CCD光学成像图。图4是本专利技术实施例提供的三维相机成像图。图5是本专利技术实施例提供的测量坐标系图。图6是本专利技术实施例提供的激光扫描三维成像和CCD二维成像组合测量方法的流程图。具体实施方式附图标记：1-CCD2-远心镜头3-三维相机4-运动轴5-锂电池6-工作台7-背光源8-镜头固定座9-支撑柱10-底座如图6所示，本专利技术提供的激光扫描三维成像和CCD二维成像组合测量方法的流程图，其详述如下：步骤S1，三维成像，利用三维相机通过线激光运动扫描被测物主体边采集位置坐标在三维坐标系中构建被测物主体边的3D成像图；发送指令控制电机带动三维相机运动，三维相机的线激光运动扫描锂电池顶主体边，通过固定时序采集每一条激光线上所有点的位置坐标信息，把所有点的位置坐标信息重构成3D图像，从而在三维坐标系中构建出电池顶主体边的3D成像图，参考附图4。步骤S2，坐标转换，在三维坐标点集M0中分离出用于测量运算纬度的二维坐标点集M1；通过计算3D图像，在3D图像中查找出坐标Z方向从锂电池上表面向下至锂电池顶主体边斜坡2.58mm处的所有坐标点M0={（X1，Y1，Z1），（X2，Y2，Z2），（X3，Y3，Z3），…，（Xn，Yn，Zn）}，查找方式参考附图2。测量锂电池主体长度以3D成像图中的Z坐标维度无关，只需根据Z坐标维度数据从电池表面至顶主体边斜坡2.58mm处找到用于测量的有效测量点，有效测量点的X、Y坐标维度用于测量锂电池主体长度运算，因此，需从三维坐标点集M0中分离出用于测量运算维度的二维坐标点集M1，M1={（X1，Y1），（X2，Y2），（X3，Y3），…，（Xn，Yn）}，从M0到M1过程定义为坐标转换。步骤S3，坐标校正，通过坐标校正公式将从三维坐标点集中分离出用于测量运算维度的二维坐标点集校正为与CCD的二维坐标系平行的坐标点集M2，坐标校正公式：Tx=Ox*cosθ+Oy*sinθ；Ty=Oy*cosθ-Ox*sinθ；CCD的二维坐标系与三维相机坐标系中的二维X、Y坐标系存在夹角θ。根据夹角θ，把从三维坐标点集M0中分离出用于测量运算维度的二维X、Y坐标点集M1={（X1，Y1），（本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种激光扫描三维成像和CCD二维成像组合测量方法，其特征在于，所述激光扫描三维成像和CCD二维成像组合测量方法包括以下步骤：S1、三维成像，利用三维相机通过线激光运动扫描被测物主体边采集位置坐标在三维坐标系中构建被测物主体边的3D成像图；S2、坐标转换，在三维坐标点集M0中分离出用于测量运算纬度的二维坐标点集M1；S3、坐标校正，通过坐标校正公式将从三维坐标点集中分离出用于测量运算维度的二维坐标点集校正为与CCD的二维坐标系平行的坐标点集M2，坐标校正公式：Tx = Ox*cosθ + Oy*sinθ；Ty = Oy*cosθ ‑ Ox*sinθ；S4、坐标映射，将坐标点集M2所在坐标系的所有点映射至CCD二维坐标系中生成新的坐标点集M3；S5、二维成像，通过CCD拍摄被测物位置图像提取被测物底边在CCD二维坐标系中的所有坐标点集N；S6、主体长度计算，根据坐标点集M3和坐标点集N利用长度公式计算出被测物主体长度，计算长度公式：D = (d1 + d2 + d3 + … + dn)/ n；其中，其中Ox、 Oy是原坐标点，Tx、Ty是根据夹角θ较正为与CCD的二维坐标系平行的坐标点。...

【技术特征摘要】
1.一种激光扫描三维成像和CCD二维成像组合测量方法，其特征在于，所述激光扫描三维成像和CCD二维成像组合测量方法包括以下步骤：S1、三维成像，利用三维相机通过线激光运动扫描被测物主体边采集位置坐标在三维坐标系中构建被测物主体边的3D成像图；S2、坐标转换，在三维坐标点集M0中分离出用于测量运算纬度的二维坐标点集M1；S3、坐标校正，通过坐标校正公式将从三维坐标点集中分离出用于测量运算维度的二维坐标点集校正为与CCD的二维坐标系平行的坐标点集M2，坐标校正公式：Tx=Ox*cosθ+Oy*sinθ；Ty=Oy*cosθ-Ox*sinθ；S4、坐标映射，将坐标点集M2所在坐标系的所有点映射至CCD二维坐标系中生成新的坐标点集M3；S5、二维成像，通过CCD拍摄被测物位置图像提取被测物底边在CCD二维坐标系中的所有坐标点集N；S6、主体长度计算，根据坐标点集M3和坐标点集N利用长度公式计算出被测物主体长度，计算长度公式：D=(d1+d2+d3+…+dn)/n；其中，其中Ox、Oy是原坐标点，Tx、Ty是根据夹角θ较正为与CCD的二维坐标系平行的坐标点。2.根据权利要求1所述的激光扫描三维成像和CCD二维成像组合测量方法，其特征在于，所述步骤S6还包括以下步骤：S61、在CCD二维坐标系中将坐标点集N进行最小二乘法拟合直线，其直线方程，直线方程：ax+by+c=0；S62、根据CCD二维坐标系中图像像素比例值计算坐标点集M3所有点到拟合直线的距离。3.根据权利要求2所述的激光扫描三维成像和CCD二维成像组合测量方法，其特征在于，所述步骤S4中坐标映射中三维相机测量被测物X方向的边缘点与二维CCD测量被测物X方向的边缘点数值一一对应。4.根据权利要求3所述的激光扫描三维成像和CCD二维成像组合测量方法，其特征在于，所述步骤S2中还包括：S21...

【专利技术属性】
技术研发人员：谭开志，
申请(专利权)人：深圳科瑞技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44