判断相机光轴与弧面孔切平面垂直的方法及验证平台技术

本发明专利技术属于光学测量领域，公开了判断相机光轴与弧面孔切平面垂直的方法，能够能够便捷准确地判断相机光轴与弧面孔切平面是否垂直；首先，将弧面件固定，并在弧面件的两侧对应设置预定光源和预定成像屏幕，预定光源通过弧面孔在预定成像屏幕上形成对应的透射光斑；然后，相对初始空间位置朝向预定光源转动弧面件，获取偏转过程中的多个弧面件偏转角和对应的多个透射光斑的面积；最后，当透射光斑的面积具有极大值时，相机光轴与弧面孔切平面垂直。本发明专利技术还公开了弧面孔切平面垂直验证平台，能够更好地实施判断相机光轴与弧面孔切平面垂直的方法。面垂直的方法。面垂直的方法。

【技术实现步骤摘要】
判断相机光轴与弧面孔切平面垂直的方法及验证平台


[0001]本专利技术属于光学测量领域，具体涉及判断相机光轴与弧面孔切平面垂直的方法及验证平台。

技术介绍

[0002]具有弧面通孔的弧面件的精密测量一直是测量领域的一个难题，随着现代交通动力系统以及航空航天领域的快速发展，这类测量任务日益增多，且精度和效率要求也越来越高，诸如新能源汽车燃料电池电极、发动机缸体和航天推进器栅极组件等。三坐标测量机虽可实现弧面及更复杂表面的精密测量，但效率较低，难以满足自动化测量的要求。而利用机器视觉对曲面孔件进行精密测量刚好弥补了三坐标测量机的缺点，但利用机器视觉对具有弧面通孔的弧面件进行精密测量时相机和弧面件的相对位置(相机与过曲面孔件ROI区域中心的切平面保持垂直)极难保证，这使得利用机器视觉对该弧面件进行精密测量时的精度有所下降。于是如何保证工业相机与过曲面孔件ROI区域中心的切平面保持垂直这一问题就变得十分重要。面对工业相机与过曲面孔件ROI区域中心的切平面不垂直所造成的测量精度下降问题不少人设置一个补偿函数通过算法对测量精度进行补偿，但这种方法在面对不同曲面孔件时需要更换不同的补偿函数，在算法研究上花费了大量时间和金钱。

技术实现思路

[0003]针对现有技术的不足，本专利技术提供判断相机光轴与弧面孔切平面垂直的方法及验证平台，配合使用该判断方法及验证平台能够便捷准确地判断相机光轴与弧面孔切平面是否垂直。
[0004]为实现上述目的，本专利技术提供了如下技术方案为：
[0005]判断相机光轴与弧面孔切平面垂直的方法，弧面孔为弧面件表面的弧面通孔，弧面孔切平面为过弧面孔的理论弧面轮廓的中轴的切平面，其特征在于，包括以下步骤：
[0006]步骤S1：将弧面件固定于初始空间位置，并在弧面件的两侧对应设置预定光源和预定成像屏幕，预定光源通过弧面孔在预定成像屏幕上形成对应的透射光斑；
[0007]步骤S2：相对初始空间位置朝向预定光源转动弧面件，并将转动过程作为偏转过程，通过相机获取偏转过程中弧面件的多个弧面件偏转角θ
i
和与弧面孔对应的多个透射光斑的面积S
i
，所述相机的光轴与所述预定光源发出的光束同轴；
[0008]步骤S3：当透射光斑的面积S
i
具有极大值时，相机光轴与弧面孔切平面垂直。
[0009]优选地，预定成像屏幕的材质为半透明且与预定光源发出的光束的颜色不同，相机为设置在预定成像屏幕的一侧的CMOS相机，COMS相机用于采集透射光斑信息。
[0010]进一步地，CMOS相机向预定图形分析芯片传送包含透射光斑的实景信息的光斑实景信号，预定图形分析芯片基于直方图二分法和最小二乘法对光斑实景信号拟合计算，从而得到透射光斑的面积的信息。
[0011]优选地，预定光源为平行光源，CMOS相机具有远光镜头。
[0012]用于实施上述的判断相机光轴与弧面孔切平面垂直的方法的弧面孔切平面垂直验证平台，其特征在于，包括：检测基座，具有用于安装弧面件的调节治具；预定光源，位于检测基座的一侧；图形获取单元，位于检测基座的另一侧，图形获取单元包括预定安装台及设置在预定安装台上的预定成像屏幕和CMOS相机；以及预定图形分析芯片，与CMOS相机信号连接，其中，预定光源发出的光束的光路与CMOS相机的光轴同轴；预定成像屏幕位于CMOS相机与检测基座之间，且预定光源发出的光束的光路与预定成像屏幕垂直，调节治具具有空间三个移动自由度和一个旋转自由度，从而调节治具能够调节屏栅极面或者栅极组件在空间三个维度方向上进行移动及朝向预定光源进行转动。
[0013]优选地，预定安装台具有可移动设置的移动板，移动板用于承载CMOS相机朝向或者背向预定成像屏幕进行移动。
[0014]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0015]1.因为本专利技术的判断相机光轴与弧面孔切平面垂直的方法为：首先，将弧面件固定，并在弧面件的两侧对应设置预定光源和预定成像屏幕，预定光源通过弧面孔在预定成像屏幕上形成对应的透射光斑；然后，相对初始空间位置朝向预定光源转动弧面件，获取偏转过程中的多个弧面件偏转角和对应的多个透射光斑的面积；最后，当透射光斑的面积具有极大值时，相机光轴与弧面孔切平面垂直，因此，本专利技术能够能够便捷准确地判断相机光轴与弧面孔切平面是否垂直。
[0016]2.本专利技术的弧面孔切平面垂直验证平台结构简单，能够更好地实施判断相机光轴与弧面孔切平面垂直的方法。
附图说明
[0017]图1为本专利技术的实施例的弧面件与相机光轴为垂直时的示意图；
[0018]图2为本专利技术的实施例的判断相机光轴与弧面孔切平面垂直的方法的步骤示意图；
[0019]图3为本专利技术的实施例的预定光源发出的光束与弧面孔的位置关系示意图图；以及
[0020]图4为本专利技术的实施例的弧面孔切平面垂直验证平台的结构示意图。
[0021]图中：S100、断相机光轴与弧面孔切平面垂直的方法，4、弧面件，41、弧面孔，6、CMOS相机，L、预定光源发出的光束的光路，5、预定成像屏幕，A、透射光斑，100、弧面孔切平面垂直验证平台，1、光源安装台，2、预定光源，3、调节治具，7、预定安装台，8、检测基座，9、移动板，10、预定图形分析芯片。
具体实施方式
[0022]为了使本专利技术实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，以下实施例结合附图对本专利技术的判断相机光轴与弧面孔切平面垂直的方法及验证平台作具体阐述，需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本专利技术，但并不构成对本专利技术的限定。
[0023]如图1所示，相机光轴与过弧面孔轴的弧面孔切平面垂直时的位置关系即本专利技术验证的位置关系，本实施例中的弧面件4为栅极组件中的屏栅极面或者加速栅极面，弧面孔
41为弧面件4表面的弧面通孔，弧面孔切平面为过弧面孔41的理论弧面轮廓的中轴的切平面，相机为CMOS相机6，预定光源发出的光束的光路为L。
[0024]如图2所示，判断相机光轴与弧面孔切平面垂直的方法S100包括以下步骤：
[0025]步骤S1：将弧面件固定于初始空间位置，并在弧面件的两侧对应设置预定光源和预定成像屏幕，预定光源通过弧面孔在预定成像屏幕上形成对应的透射光斑。
[0026]具体地，预定光源为平行光源，从而消除了获取实景图像时产生的边界效应，有助于对实景图像的透射光斑A的边界轮廓进行准确识别，预定光源的有效工作距离范围为90mm
‑
180mm，发出的光束的直径为87mm,CMOS相机6具有远光镜头，从而避免了镜头畸变现象，确保了透射光斑A的实景图像的精准获取，预定成像屏幕的材质为半透明且与预定光源发出的光束的颜色不同，从而当预定光源发出的光束照在预定成像屏幕的一面时，从另一面可以清楚地看出预定成像屏幕上的透射光斑的轮廓。
[0027]预定成像屏幕的一侧具有用于采集透射光斑的实景图像的CMOS相机，CMOS相机向预本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.判断相机光轴与弧面孔切平面垂直的方法，所述弧面孔为弧面件表面的弧面通孔，所述弧面孔切平面为过所述弧面孔的理论弧面轮廓的中轴的切平面，其特征在于，包括以下步骤：步骤S1：将所述弧面件固定于初始空间位置，并在所述弧面件的两侧对应设置预定光源和预定成像屏幕，所述预定光源通过所述弧面孔在所述预定成像屏幕上形成对应的透射光斑；步骤S2：相对所述初始空间位置朝向所述预定光源转动所述弧面件，并将该转动过程作为偏转过程，通过所述相机获取该偏转过程中所述弧面件的多个弧面件偏转角θ
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和与所述弧面孔对应的多个透射光斑的面积S
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，所述相机的光轴与所述预定光源发出的光束同轴；步骤S3：当所述透射光斑的面积S
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具有极大值时，相机光轴与弧面孔切平面垂直。2.根据权利要求1所述的判断相机光轴与弧面孔切平面垂直的方法，其特征在于：其中，所述预定成像屏幕的材质为半透明且与所述预定光源发出的光束的颜色不同，所述相机为设置在所述预定成像屏幕的一侧的CMOS相机，该COMS相机用于采集所述透射光斑的信息。3.根据权利要求2所述的判断相机光轴与弧面孔切平面垂直的方法，其特征在于：其中，所述CMOS相机向预定图形分析芯片传送包含所述透射光斑的实景信息的光斑实景信号，所述预定图形分析芯...

【专利技术属性】
技术研发人员：方宇，魏旋旋，陶翰中，杨皓，宁业衍，杨蕴杰，张汝枭，
申请(专利权)人：上海工程技术大学，
类型：发明
国别省市：