基于双目结构光的压扁型超薄热管的厚度测量装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于双目结构光的压扁型超薄热管的厚度测量装置及方法，将编码的结构光投射到压扁型超薄热管表面，同时采集受压扁型超薄热管表面调制而发生变形的条纹，对变形的条纹图像进行预处理，通过相位提取获得包裹相位，通过相位展开获得绝对相位，最后利用极线约束进行立体匹配，并结合相机标定参数最终生成点云重建数据；根据获得的点云重建数据，进行点云滤波处理，进行平面分割，采用平面拟合方法拟合分割出的标准平面作为基准面；求取分割出的压扁型超薄热管平面的质心，根据质心到基准面的距离信息，测量压扁型超薄热管的厚度。本发明专利技术满足压扁型超薄热管自动化、精度高、速度快测量厚度的要求。速度快测量厚度的要求。速度快测量厚度的要求。

【技术实现步骤摘要】
基于双目结构光的压扁型超薄热管的厚度测量装置及方法


[0001]本专利技术涉及压扁型超薄热管的厚度测量，具体是涉及一种基于双目结构光的压扁型超薄热管的厚度测量装置及方法。

技术介绍

[0002]随着电子产品的飞速发展，作为“热超导体”的压扁型超薄热管被广泛应用到各种电子产品中。目前针对压扁型超薄热管厚度尺寸仍然以人工测量为主，生产线上利用游标卡尺对压扁型超薄热管进行厚度测量，而压扁型超薄热管本身具有尺寸小，厚度薄(<1mm)，容易变形等特点，在测量时往往需要特别注意对其进行保护，不可避免地影响到测量效率，而且采用的接触式测量方式也很容易对压扁型超薄热管带来二次损伤，随着压扁型超薄热管产量的增加，单纯依靠人工测量效率低下，同时在高强度工作下，由于主观和疲劳等因素必然引入较大的不稳定性，漏测和误测的概率也随之增加。因此急需一种能够实现压扁型超薄热管高效可靠测量的非接触式测量方法及装置。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的是针对上述问题，提供一种基于双目结构光的压扁型超薄热管的厚度测量装置及方法，实现压扁型超薄热管高效、高精度、非接触的厚度测量。
[0004]为实现上述目的，本专利技术通过如下技术方案实现：
[0005]基于双目结构光的压扁型超薄热管的厚度测量装置，包括测量主体平台模块、双目结构光拍照模块和工控机；
[0006]所述测量主体平台模块包括底板、支撑主板、主板加强筋、支撑副板、测量标准平台、Z轴可调加强筋；支撑主板固定在底板上，主板加强筋固定在支撑主板并且安装在底板上，支撑副板固定在支撑主板上，测量标准平台固定在Z轴可调加强筋上，Z轴可调加强筋固定在支撑主板上。
[0007]所述双目结构光拍照模块包括X轴滑轨、X轴滑块、Y轴滑台、R轴滑台、相机固定块、相机、镜头、投影仪固定块、投影仪；X轴滑轨固定在支撑副板上，X轴滑块与X轴滑轨相连，Y轴滑台固定在X轴滑块上，R轴滑台固定在Y轴滑台上，相机固定块固定在R轴滑台并与相机固定，相机与镜头固定，投影仪固定块固定在X轴滑块上，投影仪固定在投影仪固定块上。
[0008]所述工控机与交换机通过网线连接，交换机通过网线分别与相机和投影仪进行通讯连接；工控机包括双目结构光点云重建模块、平面拟合模块以及厚度测量模块。
[0009]所述测量主体平台模块的底板有6个销钉孔，销钉辅助支撑主板定位后通过螺钉固定在底板，销钉辅助主板加强筋定位后通过螺钉固定在底板。
[0010]所述测量主体平台模块的支撑主板上部有限位凹槽，凹槽辅助支撑副板定位后通过螺钉固定在支撑主板；支撑主板下部也有限位凹槽，凹槽辅助Z轴可调加强筋的定位，并且Z轴可调加强筋可以在凹槽内沿Z轴滑动，位置确定后可与支撑主板通过螺钉固定。
[0011]所述双目结构光拍照模块的X轴滑轨通过螺钉固定在支撑副板，X轴滑块与X轴滑
轨相连，Y轴滑台通过螺钉固定在X轴滑块，R轴滑台通过螺钉固定在Y轴滑台，相机固定块通过螺钉固定在R轴滑台并与相机通过螺钉固定，相机与镜头固定，投影仪固定块通过螺钉固定在X轴滑块，投影仪通过螺钉固定在投影仪固定块，用来校正左右相机位姿。
[0012]基于双目结构光的压扁型超薄热管的厚度测量方法，其具体步骤如下：
[0013]步骤一：双目结构光点云重建模块，首先进行左右相机结构校正和左右相机标定，其次利用左相机触发投影仪将编码的结构光投射到压扁型超薄热管表面，左右相机同时采集受压扁型超薄热管表面调制而发生变形的条纹，然后计算机对变形的条纹图像进行预处理，通过相位提取获得包裹相位，通过相位展开获得绝对相位，最后利用极线约束进行立体匹配，并结合相机标定参数最终生成点云重建数据。
[0014]步骤二：平面拟合模块，用于根据获得的点云重建数据，首先进行点云滤波处理，然后进行平面分割，最后采用平面拟合方法拟合分割出的标准平面作为基准面。
[0015]步骤三：厚度测量模块，首先求取分割出的压扁型超薄热管分割平面的质心，然后根据质心到基准面的距离信息，最后获得压扁型超薄热管的厚度。
[0016]所述步骤一中，利用投影仪投射十字条纹，通过厚度测量装置校正左右相机位姿，使得左右相机图片中心位于十字条纹中心，再利用张正友棋盘格标定法对左右相机进行标定，通过拍摄18幅不同位姿的标定板图像，然后利用MATLAB标定工具箱获得左相机的内参矩阵T
l
和畸变系数K1
l
、K2
l
，右相机的内参矩阵Tr和畸变系数K1r、K2r，以及右相机相对于左相机的旋转矩阵R和平移向量T。
[0017]所述步骤一中，编码的结构光条纹为正弦条纹，具体通过下面相移公式进行生成：
[0018][0019]式中：I
k
为正弦条纹图上点的灰度值，A为背景光强，B为调制光强，为相位值，为相移值，T为条纹周期，x为编码方向上的像素坐标，N为相移步数。
[0020]所述步骤一中，由左相机触发投影仪将生成的正弦条纹投射到压扁型超薄热管表面，左右相机同时采集受压扁型超薄热管表面调制而发生变形的条纹图，而对采集的变形条纹图像进行预处理方法为卷积核3*3的高斯滤波，目的是降低噪声的干扰。
[0021]所述步骤一中，相位提取通过解调相移公式获得包裹相位，具体通过下面公式分别对左右图像进行相位提取：
[0022][0023]式中：为包裹相位，I
k
为正弦条纹图点的灰度值，N为相移步数。
[0024]所述步骤一中，可采用两种方法进行相位展开，从而获得左右图像的绝对相位，法一、利用互补格雷码辅助包裹相位进行相位展开，其中互补格雷码选择为四幅四位格雷码以及一幅五位格雷码的第五幅，法二、利用多频外差进行相位展开，其中多频外差法的条纹周期选择为T1、T2。
[0025]所述步骤一中，对获得绝对相位的左右图像进行调制度滤波，设定滤波阈值去除背景杂质，然后再对其进行极线校正，校正后左右图像的同一匹配点一定分布在同一行上，
减少同名点的搜索范围。
[0026]所述步骤一中立体匹配分为粗匹配和精匹配，首先在左图像的左上角建立一个3*3的左搜索框，然后从左往右从上往下，单步移动左搜索框，当左搜索框内的相位值都大于0时判断为有效搜索框，并停止移动，此时进行粗匹配：在右图像相应的同一行上建立同样大小的3*3的右搜索框，然后在同一行从左往右单步移动右搜索框，每移动一次右搜索框就计算搜索框内相位值的平均值，并与当前左搜索框中心相位值做差，若相位差值小于设定的相位阈值，则将该右搜索框加入到候选匹配框中，当右搜索框从左到右完成遍历后，在候选匹配框中选择相位差值最小的右搜索框作为当前左搜索框的最佳匹配搜索框；然后进行精匹配：选取右最佳匹配搜索框中心前后两个像素进行三次样条差值，最终求取当前左搜索框中心像素值在右图像上该行的亚像素坐标。当前左搜索框继续移动直到遍历完整幅图片，过程中继续按照粗匹配、精匹配的方式求出搜索框中心像素值在右图像上该行的亚像素坐标。<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于双目结构光的压扁型超薄热管的厚度测量装置，其特征在于：包括测量主体平台模块、双目结构光拍照模块和工控机；所述测量主体平台模块包括底板、支撑主板、主板加强筋、支撑副板、测量标准平台、Z轴可调加强筋；支撑主板固定在底板上，主板加强筋固定在支撑主板上并且安装在底板上，支撑副板固定在支撑主板上，测量标准平台固定在Z轴可调加强筋上，Z轴可调加强筋固定在支撑主板上；所述双目结构光拍照模块包括X轴滑轨、X轴滑块、Y轴滑台、R轴滑台、相机固定块、相机、镜头、投影仪固定块、投影仪；X轴滑轨固定在支撑副板上，X轴滑块与X轴滑轨相连形成滑动副，Y轴滑台固定在X轴滑块上，R轴滑台安装在Y轴滑台上形成滑动副，相机固定块固定在R轴滑台上并与相机固定，相机与镜头固定，投影仪固定块固定在X轴滑块上，投影仪固定在投影仪固定块上；所述工控机与交换机通过网线连接，交换机通过网线分别与相机和投影仪进行通讯连接；工控机包括双目结构光点云重建模块、平面拟合模块以及厚度测量模块。2.根据权利要求1所述的基于双目结构光的压扁型超薄热管的厚度测量装置，其特征在于：所述测量主体平台模块的支撑主板上部有限位凹槽，用于辅助支撑副板定位和固定；支撑主板下部也有限位凹槽，用于辅助Z轴可调加强筋的定位和固定，并且作为Z轴可调加强筋的Z轴滑动轨道。3.基于双目结构光的压扁型超薄热管的厚度测量方法，其特征在于，采用权利要求1或2所述的基于双目结构光的压扁型超薄热管的厚度测量装置，包括以下步骤：步骤一：所述双目结构光点云重建模块，首先进行左右相机结构校正和左右相机标定，其次利用左相机触发投影仪将编码的结构光投射到压扁型超薄热管表面，左右相机同时采集受压扁型超薄热管表面调制而发生变形的条纹，然后计算机对变形的条纹图像进行预处理，通过相位提取获得包裹相位，通过相位展开获得绝对相位，最后利用极线约束进行立体匹配，并结合相机标定参数最终生成点云重建数据；步骤二：所述平面拟合模块，用于根据获得的点云重建数据，首先进行点云滤波处理，然后进行平面分割，最后采用平面拟合方法拟合分割出的标准平面作为基准面；步骤三：所述厚度测量模块，首先求取分割出的压扁型超薄热管平面的质心，然后根据质心到基准面的距离信息，最后获得压扁型超薄热管的厚度。4.根据权利要求3所述的基于双目结构光的压扁型超薄热管的厚度测量方法，其特征在于：所述步骤一中，利用投影仪投射十字条纹，通过厚度测量装置校正左右相机位姿，使得左右相机图片中心位于十字条纹中心，再利用张正友棋盘格标定法对左右相机进行标定，通过拍摄18幅不同位姿的标定板图像，然后利用MATLAB标定工具箱获得左相机的内参矩阵T
l
和畸变系数K1
l
、K2
l
，右相机的内参矩阵Tr和畸变系数K1r、K2r，以及右相机相对于左相机的旋转矩阵R和平移向量T。5.根据权利要求3所述的基于双目结构光的压扁型超薄热管的厚度测量方法，其特征在于：所述步骤一中，编码的结构光条纹为正弦条纹，...

【专利技术属性】
技术研发人员：李勇，欧其罐，刘苑喆，王慧攀，李乐，唐新开，龙国基，
申请(专利权)人：广东德镒盟新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：